DE102014201345A1 - On-board network and method for operating a vehicle electrical system - Google Patents

On-board network and method for operating a vehicle electrical system Download PDF

Info

Publication number
DE102014201345A1
DE102014201345A1 DE102014201345.3A DE102014201345A DE102014201345A1 DE 102014201345 A1 DE102014201345 A1 DE 102014201345A1 DE 102014201345 A DE102014201345 A DE 102014201345A DE 102014201345 A1 DE102014201345 A1 DE 102014201345A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
voltage
battery
low
subnet
high voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102014201345.3A
Other languages
German (de)
Inventor
Holger Fink
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Samsung SDI Co Ltd
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Samsung SDI Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH, Samsung SDI Co Ltd filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102014201345.3A priority Critical patent/DE102014201345A1/en
Priority to KR1020167023428A priority patent/KR102000237B1/en
Priority to PCT/EP2015/051325 priority patent/WO2015110566A1/en
Priority to EP15701751.8A priority patent/EP3100334B1/en
Priority to US15/114,550 priority patent/US10071646B2/en
Priority to CN201580005804.3A priority patent/CN105934866A/en
Publication of DE102014201345A1 publication Critical patent/DE102014201345A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/19Switching between serial connection and parallel connection of battery modules
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/80Exchanging energy storage elements, e.g. removable batteries
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/20Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having different nominal voltages
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/21Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having the same nominal voltage
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
    • B60R16/033Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for characterised by the use of electrical cells or batteries
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/24Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means
    • B60W10/26Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means for electrical energy, e.g. batteries or capacitors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/10Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
    • B60W20/13Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand in order to stay within battery power input or output limits; in order to prevent overcharging or battery depletion
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0016Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0024Parallel/serial switching of connection of batteries to charge or load circuit
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00Converter types
    • B60L2210/10DC to DC converters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/54Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547Voltage
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2260/00Operating Modes
    • B60L2260/20Drive modes; Transition between modes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2260/00Operating Modes
    • B60L2260/20Drive modes; Transition between modes
    • B60L2260/22Standstill, e.g. zero speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2260/00Operating Modes
    • B60L2260/20Drive modes; Transition between modes
    • B60L2260/24Coasting mode
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2260/00Operating Modes
    • B60L2260/20Drive modes; Transition between modes
    • B60L2260/26Transition between different drive modes
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/46The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for ICE-powered road vehicles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S903/00Hybrid electric vehicles, HEVS
    • Y10S903/902Prime movers comprising electrical and internal combustion motors
    • Y10S903/903Prime movers comprising electrical and internal combustion motors having energy storing means, e.g. battery, capacitor
    • Y10S903/904Component specially adapted for hev
    • Y10S903/907Electricity storage, e.g. battery, capacitor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bordnetz (1) für ein Fahrzeug mit einem Niederspannungsteilnetz (21) für zumindest einen Niederspannungsverbraucher (29) und mit einem Hochspannungsteilnetz (20) für zumindest einen Hochspannungsverbraucher (25) und einen elektrischen Generator (23), wobei das Hochspannungsteilnetz (20) eine Batterie (40) aufweist, die eingerichtet ist, die Hochspannung zu erzeugen und an das Hochspannungsteilnetz (20) auszugeben und die zumindest zwei Batterieeinheiten (41) mit Einzelspannungsabgriffen (42) aufweist, wobei das Hochspannungsteilnetz (20) mit dem Niederspannungsteilnetz (21) über eine Koppeleinheit (33) verbunden ist, welche eingerichtet ist, dem Hochspannungsteilnetz (20) Energie zu entnehmen und dem Niederspannungsteilnetz (21) zuzuführen. Dabei ist vorgesehen, dass die Koppeleinheit (33) eingerichtet ist, die Batterieeinheiten (41) dem Niederspannungsteilnetz (21) selektiv zuzuschalten. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Betrieb eines Bordnetzes, ein Kraftfahrzeug, sowie ein Batteriemanagementsystem und ein Computerprogramm, die zur Ausführung der Verfahren eingerichtet sind.The invention relates to a vehicle electrical system (1) for a vehicle having a low-voltage sub-network (21) for at least one low-voltage consumer (29) and having a high-voltage sub-network (20) for at least one high-voltage consumer (25) and an electric generator (23), wherein the high-voltage sub-network ( 20) comprises a battery (40) which is adapted to generate the high voltage and output to the high voltage subnetwork (20) and the at least two battery units (41) with Einzelspannungsabgriffen (42), wherein the high voltage subnet (20) with the low voltage subnet ( 21) is connected via a coupling unit (33) which is set up to take energy from the high-voltage sub-network (20) and to supply it to the low-voltage sub-network (21). It is provided that the coupling unit (33) is arranged to selectively connect the battery units (41) to the low-voltage sub-network (21). The invention also relates to a method for operating a vehicle electrical system, a motor vehicle, as well as a battery management system and a computer program, which are set up for carrying out the method.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Bordnetz und ein Verfahren zum Betrieb eines Bordnetzes für ein Kraftfahrzeug. The invention relates to a vehicle electrical system and a method for operating a vehicle electrical system for a motor vehicle.

Weiterhin wird ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Bordnetz angegeben, sowie ein Batteriemanagementsystem und ein Computerprogramm, die zur Ausführung der beschriebenen Verfahren eingerichtet sind.Furthermore, a motor vehicle is specified with such a vehicle electrical system, and a battery management system and a computer program, which are set up to carry out the described method.

In Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor wird zur Versorgung des elektrischen Anlassers oder Starters für den Verbrennungsmotor sowie weiterer elektrischer Vorrichtungen des Kraftfahrzeuges ein Bordnetz vorgesehen, welches standardmäßig mit 12 Volt betrieben wird. Beim Starten des Verbrennungsmotors wird über das Bordnetz von einer Starterbatterie eine Spannung einem Starter zur Verfügung gestellt, welcher den Verbrennungsmotor startet, wenn beispielsweise durch ein entsprechendes Startersignal ein Schalter geschlossen wird. Ist der Verbrennungsmotor gestartet, treibt dieser einen elektrischen Generator an, welcher dann eine Spannung von etwa 12 Volt erzeugt und über das Bordnetz den verschiedenen elektrischen Verbrauchern im Fahrzeug zur Verfügung stellt. Der elektrische Generator lädt dabei auch die durch den Startvorgang belastete Starterbatterie wieder auf. Wird die Batterie über das Bordnetz geladen, kann die tatsächliche Spannung auch über der Nennspannung liegen, z. B. bei 14 V oder bei 14,4 V. Das Bordnetz mit 12 V, bzw. 14 V Spannung wird im Rahmen der vorliegenden Offenbarung auch als ein Niederspannungsbordnetz bezeichnet.In motor vehicles with an internal combustion engine, an electrical system is provided for supplying the electric starter or starter for the internal combustion engine and other electrical devices of the motor vehicle, which is operated by default with 12 volts. When the internal combustion engine is started, a voltage is made available to a starter via the electrical system of a starter battery, which starts the internal combustion engine when, for example, a switch is closed by a corresponding starter signal. If the internal combustion engine is started, this drives an electric generator, which then generates a voltage of about 12 volts and provides it via the electrical system to the various electrical consumers in the vehicle. The electric generator also charges the starter battery charged by the starting process. If the battery is charged via the electrical system, the actual voltage may also be above the rated voltage, eg. B. at 14 V or at 14.4 V. The electrical system with 12 V, or 14 V voltage is referred to in the present disclosure as a low-voltage electrical system.

Es ist bekannt, in Elektro- und Hybridfahrzeugen ein weiteres Bordnetz mit einer Nennspannung von 48 V zu verwenden, welches im Rahmen der Erfindung auch als ein Hochspannungsbordnetz bezeichnet wird.It is known to use in electrical and hybrid vehicles, another electrical system with a nominal voltage of 48 V, which is referred to in the context of the invention as a high voltage electrical system.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß umfasst ein Bordnetz für ein Kraftfahrzeug ein Niederspannungsteilnetz für zumindest einen Niederspannungsverbraucher und ein Hochspannungsteilnetz für zumindest einen Hochspannungsverbraucher und einen elektrischen Generator, wobei das Hochspannungsteilnetz mit dem Niederspannungsteilnetz über eine Koppeleinheit verbunden ist, welche eingerichtet ist, dem Hochspannungsteilnetz Energie zu entnehmen und dem Niederspannungsteilnetz zuzuführen, wobei das Hochspannungsteilnetz eine Batterie aufweist, die eingerichtet ist, die Hochspannung zu erzeugen und an das Hochspannungsteilnetz auszugeben und die zumindest zwei Batterieeinheiten mit Einzelspannungsabgriffen aufweist, die an die Koppeleinheit geführt sind. Dabei ist vorgesehen, dass die Koppeleinheit eingerichtet ist, die Batterieeinheiten dem Niederspannungsteilnetz selektiv zuzuschalten.According to the invention, a vehicle electrical system for a motor vehicle comprises a low-voltage sub-network for at least one low-voltage consumer and a high-voltage sub-network for at least one high-voltage consumer and an electric generator, wherein the high-voltage subnet is connected to the low voltage subnet via a coupling unit which is adapted to take energy from the high voltage subnet and supply the low voltage subnet wherein the high voltage subnet comprises a battery configured to generate and output the high voltage to the high voltage subnet and having the at least two battery units with single voltage taps routed to the coupling unit. It is provided that the coupling unit is set up to selectively connect the battery units to the low-voltage subnet.

Die Erfindung besitzt den Vorteil, dass durch das Niederspannungsteilnetz elektrische Verbraucher betrieben werden können, die auf eine niedrige erste Spannung ausgelegt sind, und für Hochleistungsverbraucher das Hochspannungsteilnetz bereitsteht, d.h. das Teilbordnetz mit der gegenüber der ersten Spannung erhöhten Spannung. Die Versorgung des Niederspannungsteilnetzes wird den Lade- und Entladevorgängen im Hochspannungsteilnetz überlagert. Die Niederspannungsteilnetzversorgung über das Hochspannungsteilnetz findet dabei unidirektional statt, d. h. die Koppeleinheit stellt den Energietransfer bevorzugt nur in eine Richtung bereit. The invention has the advantage that can be operated by the low voltage subnet electrical consumers, which are designed for a low first voltage, and for high-power consumers, the high-voltage sub-network is ready, i. the sub-board network with the voltage compared to the first voltage increased. The supply of the low voltage subnetwork is superimposed on the charging and discharging processes in the high voltage subnetwork. The low voltage subnetwork supply via the high voltage subnetwork takes place unidirectionally, d. H. The coupling unit preferably provides the energy transfer only in one direction.

Die Begriffe „Batterie“ und „Batterieeinheit“ werden in der vorliegenden Beschreibung, dem üblichen Sprachgebrauch angepasst, für Akkumulator bzw. Akkumulatoreinheit verwendet. Die Batterie umfasst eine oder mehrere Batterieeinheiten, die eine Batteriezelle, ein Batteriemodul, einen Modulstrang oder ein Batteriepack bezeichnen können. Die Batteriezellen sind dabei vorzugsweise räumlich zusammengefasst und schaltungstechnisch miteinander verbunden, beispielsweise seriell oder parallel zu Modulen verschaltet. Mehrere Module können so genannte Batteriedirektkonverter (BDC, battery direct converter) bilden und mehrere Batteriedirektkonverter einen Batteriedirektinverter (BDI, battery direct inverter).The terms "battery" and "battery unit" are used in the present description, adapted to common usage, used for accumulator or Akkumulatoreinheit. The battery includes one or more battery units that may designate a battery cell, a battery module, a module string, or a battery pack. The battery cells are preferably spatially combined and interconnected circuitry, for example, connected in series or parallel to modules. Several modules can form so-called battery direct converters (BDCs), and several battery direct converters form a battery direct inverter (BDI).

Das Bordnetz kann sowohl bei stationären Anwendungen, z.B. bei Windkraftanlagen, als auch in Fahrzeugen, z.B. in Hybrid- und Elektrofahrzeugen, zum Einsatz kommen. The electrical system can be used both in stationary applications, e.g. in wind turbines, as well as in vehicles, e.g. in hybrid and electric vehicles.

Insbesondere kann das Bordnetz bei Fahrzeugen eingesetzt werden, die Start-Stopp-Systeme aufweisen.In particular, the electrical system can be used in vehicles that have start-stop systems.

Das vorgestellte System, d. h. das Bordnetz und das Batteriemanagementsystem eignet sich insbesondere für den Einsatz in Fahrzeugen, die einen 48-Volt-Generator und einen 14-Volt-Starter aufweisen, wobei der 14-Volt-Starter vorzugsweise für Start-/Stopp-Systeme ausgelegt ist.The presented system, d. H. the electrical system and the battery management system is particularly suitable for use in vehicles having a 48 volt generator and a 14 volt starter, the 14 volt starter is preferably designed for start / stop systems.

Das vorgestellte System eignet sich insbesondere für den Einsatz in Fahrzeugen, die ein Boost-Rekuperationssystem (BRS) aufweisen. Bei Boost-Rekuperationssystemen (BRS) wird elektrische Energie bei Bremsvorgängen, bei Bergabfahrten oder im Segelbetrieb gewonnen, um damit die elektrischen Verbraucher zu versorgen. Das BRS erhöht die Effizienz des Systems, so dass Kraftstoff eingespart werden kann bzw. die Emissionen verringert werden können. Die Batterie im Hochspannungsteilnetz unterstützt entweder den Verbrennungsmotor, was als so genannter Boost bezeichnet wird, oder es wird bei niedrigen Geschwindigkeiten für kurze Strecken sogar für rein elektrisches Fahren eingesetzt, z.B. bei einem elektrischen Ein- und Ausparken. The system presented is particularly suitable for use in vehicles that have a boost recuperation system (BRS). Boost recuperation systems (BRS) generate electrical energy during braking, downhill or sail operation to supply the electrical consumers. The BRS increases the efficiency of the system so that fuel can be saved or emissions can be reduced can. The battery in the high-voltage subnetwork either supports the internal combustion engine, which is referred to as boost, or it is even used at low speeds for short distances for purely electric driving, for example in an electric parking and parking.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Gegenstands sind durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen möglich. Advantageous developments and improvements of the subject matter specified in the independent claim are possible by the measures listed in the dependent claims.

So ist von Vorteil, wenn die selektiv zuschaltbaren Batterieeinheiten jeweils zur Bereitstellung der Niederspannung ausgelegt sind. Die Batterieeinheiten können damit abwechselnd beansprucht werden, die Niederspannung bereitzustellen, z. B. um ein Start-Stopp-System zu unterstützen, was zu einer erhöhten Lebensdauer der Batterieeinheit führt.It is advantageous if the selectively switchable battery units are each designed to provide the low voltage. The battery units can thus be alternately claimed to provide the low voltage, z. B. to support a start-stop system, resulting in an increased life of the battery unit.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die Koppeleinheit zumindest einen rückwärtssperrfähigen Schalter auf. Bevorzugt eignen sich die rückwärtssperrfähigen Schalter zur Zu- und Wegschaltung einer selektiv zuschaltbaren Batterieeinheit. Diese Schalter besitzen die Eigenschaft, dass sie im Zustand „ein“ einen Stromfluss nur in eine Richtung ermöglichen und im Zustand „aus“ eine Sperrspannung beiderlei Polarität aufnehmen können. According to a preferred embodiment, the coupling unit has at least one reverse-blocking switch. The reverse blocking switches are preferably suitable for connecting and disconnecting a selectively connectable battery unit. These switches have the property that in the "on" state, they allow current to flow in only one direction and, in the "off" state, they can absorb a blocking voltage of either polarity.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist das Niederspannungsteilnetz zumindest einen Energiespeicher auf, welcher eingerichtet ist, die Niederspannung zu erzeugen und an das Niederspannungsteilnetz auszugeben. Der Energiespeicher kann auch als ein Doppelschichtkondensator ausgelegt sein. Da das Niederspannungsteilnetz nach einigen Ausführungsformen einzig mit den Batterieeinheiten des Hochspannungsteilnetzes betrieben werden kann, ist der im Niederspannungsteilnetz angeordnete Energiespeicher im Prinzip für das Bordnetz redundant. Der Einsatz des im Niederspannungsteilnetz angeordneten Energiespeichers ist aber dann besonders vorteilhaft, wenn die Batterieeinheiten des Hochspannungsteilnetz Lithium-Ionen-Batterien umfassen. Lithium-Ionen-Batterien haben den Nachteil, dass sie in bestimmten Einsatzgebieten bzw. Situationen, insbesondere beispielsweise bei niedrigen Temperaturen, nicht die optimale Leistung bereitstellen können. Der im Niederspannungsteilnetz angeordnete Energiespeicher gleicht dies aus, so dass ein auch in extremeren Situationen beständiges System bereitgestellt wird.According to a preferred embodiment, the low-voltage subnetwork has at least one energy store, which is set up to generate the low-voltage and to output it to the low-voltage subnet. The energy store can also be designed as a double-layer capacitor. Since, according to some embodiments, the low-voltage subnetwork can be operated solely with the battery units of the high-voltage subnetwork, the energy store arranged in the low-voltage subnetwork is, in principle, redundant for the vehicle electrical system. However, the use of the energy store arranged in the low-voltage subnetwork is particularly advantageous when the battery units of the high-voltage subnetwork comprise lithium-ion batteries. Lithium-ion batteries have the disadvantage that they can not provide the optimum performance in certain applications or situations, in particular, for example, at low temperatures. The energy store arranged in the low-voltage subnetwork compensates for this, so that a system which is stable even in extreme situations is provided.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist das Niederspannungsteilnetz zumindest einen Kondensator auf. Der Kondensator ist bevorzugt dazu eingerichtet, die Niederspannung bei einem Wechsel der zugeschalteten Batterieeinheit zu stabilisieren. Die Dimensionierung des Kondensators ist dabei bevorzugt gemäß

Figure DE102014201345A1_0002
gewählt, wobei Imax der maximale Bordnetzstrom ist, der während Umschaltvorgängen im Niederspannungsteilnetz fließen soll, tumschalt die Zeitdauer, während der keine Batterieeinheit für die Versorgung bereitsteht, und ΔUmax die maximal zulässige Veränderung der Bordnetzspannung während des Umschaltvorgangs. Der Kondensator eignet sich außerdem bevorzugt auch als Energiespeicher, welcher eingerichtet ist, zumindest kurzfristig die Niederspannung zu erzeugen und an das Niederspannungsteilnetz auszugeben.According to a preferred embodiment, the low-voltage subnetwork has at least one capacitor. The capacitor is preferably configured to stabilize the low voltage when changing the connected battery unit. The dimensioning of the capacitor is preferred according to
Figure DE102014201345A1_0002
selected, where I max is the maximum on-board electrical system current that should flow during switching operations in the low voltage subnet, t switch the time during which no battery unit is ready for the supply, and ΔU max the maximum allowable change in the vehicle electrical system voltage during the switching process. The capacitor is also preferably also suitable as an energy store, which is set up, at least in the short term to generate the low voltage and output to the low voltage subnet.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist das Niederspannungsteilnetz einen Starter auf. Der Starter ist vorzugsweise für Start-/Stopp-Systeme ausgelegt und eingerichtet, einen Schalter zum Starten eines Verbrennungsmotors zu betätigen.According to a preferred embodiment, the low-voltage subnet has a starter. The starter is preferably designed for start / stop systems and configured to actuate a switch for starting an internal combustion engine.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines Bordnetzes für ein Kraftfahrzeug, wobei das Bordnetz ein Niederspannungsteilnetz für zumindest einen Niederspannungsverbraucher und ein Hochspannungsteilnetz für zumindest einen Hochspannungsverbraucher und einen elektrischen Generator aufweist, wobei das Hochspannungsteilnetz mit dem Niederspannungsteilnetz über eine Koppeleinheit verbunden ist, welche eingerichtet ist, dem Hochspannungsteilnetz Energie zu entnehmen und dem Niederspannungsteilnetz zuzuführen, wobei das Hochspannungsteilnetz eine Batterie aufweist, die eingerichtet ist, die Hochspannung zu erzeugen und an das Hochspannungsteilnetz auszugeben, und die zumindest zwei Batterieeinheiten mit Einzelspannungsabgriffen aufweist, die an die Koppeleinheit geführt sind, wobei die Koppeleinheit eingerichtet ist, die Batterieeinheiten dem Niederspannungsteilnetz selektiv zuzuschalten, ist vorgesehen, dass diejenige Batterieeinheit dem Niederspannungsteilnetz zugeschaltet wird, welche den höchsten Ladezustand aufweist.In a method according to the invention for operating a vehicle electrical system for a motor vehicle, the vehicle electrical system having a low voltage subnet for at least one low voltage consumer and a high voltage subnet for at least one high voltage consumer and an electric generator, wherein the high voltage subnet is connected to the low voltage subnet via a coupling unit which is arranged the energy to be taken from the high-voltage sub-network and the low voltage subnet, the high-voltage subnet having a battery which is adapted to generate the high voltage and output to the high voltage subnet, and which has at least two battery units with Einzelspannungsabgriffen, which are guided to the coupling unit, wherein the coupling unit is set up to selectively connect the battery units to the low voltage subnet, it is provided that the one battery unit connected to the low voltage subnet et, which has the highest state of charge.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass sich im Betrieb ein Zustand einstellt, bei welchem die Batterieeinheiten annähernd einen gleichen Ladezustand aufweisen. Hierdurch wird insbesondere erreicht, dass die Zellen gleichmäßig altern, d.h. beispielsweise einen gleichen Innenwiderstand und eine gleiche Kapazität aufweisen. Die Versorgung des Niederspannungsteilnetzes wechselt dabei von einer Batterieeinheit auf diejenige Batterieeinheit, die einen entsprechend höheren Ladezustand aufweist, als die aktuell zur Versorgung des Niederspannungsteilnetzes genutzte Batterieeinheit.The method according to the invention has the advantage that a state is established during operation in which the battery units have approximately the same state of charge. In particular, this ensures that the cells age evenly, i. for example, have a same internal resistance and a same capacity. The supply of the low voltage subnet changes from a battery unit to that battery unit which has a correspondingly higher state of charge than the battery unit currently used to supply the low voltage subnet.

Ein weiterer Vorteil ist, dass die Anforderungen für die Startvorgänge im Niederspannungsteilnetz stets erfüllt werden, da jeweils diejenige Batterieeinheit eingesetzt wird, welche aktuell die beste Performance aufweist. Da die Versorgung des Niederspannungsteilnetzes den Lade- und Entladevorgängen im Hochspannungsteilnetz überlagert ist und die Niederspannungsteilnetzversorgung unidirektional stattfindet, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren sichergestellt, dass stets die Batterieeinheit mit dem höchsten Ladezustand schneller entladen wird bzw. langsamer geladen wird als die anderen Teilbatterien. Dies hat eine Symmetrisierung der Ladezustände der Teilbatterien zur Folge. Another advantage is that the requirements for the starting operations in the low-voltage subnetwork are always met, since in each case that battery unit is used, which currently has the best performance. Since the supply of the low voltage subnet is superimposed on the charging and discharging in the high voltage subnet and the low voltage subnetwork unidirectional, is ensured by the inventive method that always the battery unit with the highest state of charge is discharged faster or is charged slower than the other sub-batteries. This results in a symmetrization of the charge states of the sub-batteries result.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt ein Wechsel der zugeschalteten Batterieeinheit bei einer Überschreitung eines Schwellwerts einer Ladezustandsdifferenz der Batterieeinheiten. Hierdurch wird erreicht, dass bei gleichem oder ähnlichem Ladezustand der Batterieeinheiten kein schneller, ständiger Wechsel von einer Batterieeinheit auf die nächste erfolgt, gefolgt von einem Rückwechsel, sobald jeweils die ungenutzte Batterieeinheit den höchsten Ladezustand aufweist. Besonders bevorzugt ist der Schwellwert der Ladezustandsdifferenz der Batterieeinheiten ein definierter Wert zwischen 0,5% und 20%, bevorzugt zwischen 1% und 5%, besonders bevorzugt etwa 2%. According to a preferred embodiment, a change of the connected battery unit occurs when a threshold value of a state of charge difference of the battery units is exceeded. This ensures that at the same or similar state of charge of the battery units no quick, constant change from one battery unit to the next, followed by a return change, as soon as the unused battery unit has the highest state of charge. Particularly preferably, the threshold value of the charge state difference of the battery units is a defined value between 0.5% and 20%, preferably between 1% and 5%, particularly preferably about 2%.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt der Wechsel der zugeschalteten Batterieeinheit, indem in einem ersten Schritt eine Strom führende Batterieeinheit abgeschaltet wird und hiernach in einem zweiten Schritt eine ausgewählte weitere Batterieeinheit zugeschaltet wird. Ein Vorteil ergibt sich insbesondere dann, wenn die Koppeleinheit rückwärtssperrfähige Schalter aufweist, die leitend ausgebildete Leistungsschalter sind. Aufgrund der Funktionsweise der rückwärtssperrfähigen Schalter würde bei gleichzeitiger Betätigung der Schalter der Pluspol des Niederspannungsteilnetzes während der Schaltphase mit dem höheren Potential der beiden Batterieeinheiten verbunden sein, und der Minuspol des Bordnetzes mit dem niedrigeren Potential der beiden Batterieeinheiten, was zu einer erhöhten Spannung führt. Durch die vorgeschlagene Schaltstrategie wird verhindert, dass kurzzeitig größere Spannungen an das Niederspannungsteilnetz bereitgestellt werden, als die Spezifikation des Niederspannungsteilnetzes erlaubt. Das vorteilhafte Umschaltkonzept verhindert außerdem ein kurzzeitiges Ansteigen der Niederspannung bei Umschaltvorgängen in der eingesetzten Koppeleinheit. In Verbindung mit einer Puffereinrichtung, die beispielsweise als Kondensator im Niederspannungsteilnetz ausgebildet ist, wird weiter vorteilhaft der Spannungseinbruch im Niederspannungsteilnetz limitiert. According to a preferred embodiment, the changeover of the connected battery unit takes place in that in a first step a current-carrying battery unit is switched off and thereafter in a second step a selected further battery unit is switched on. An advantage arises in particular when the coupling unit has reverse blocking switches, which are conductive circuit breakers. Due to the operation of the reverse blocking switch would be connected to the higher potential of the two battery units during the switching phase with simultaneous actuation of the switch, the positive pole of the low voltage subnet, and the negative pole of the electrical system with the lower potential of the two battery units, resulting in an increased voltage. The proposed switching strategy prevents short-term greater voltages from being supplied to the low-voltage subnetwork than the specification of the low-voltage subnetwork permits. The advantageous switching concept also prevents a brief increase in the low voltage during switching operations in the coupling unit used. In conjunction with a buffer device, which is designed, for example, as a capacitor in the low-voltage subnetwork, the voltage dip in the low-voltage subnetwork is further advantageously limited.

Der Spannungseinbruch im Niederspannungsteilnetz kann weiter vorteilhaft verringert werden, wenn die Umschaltung zu solchen Zeitpunkten erfolgt, bei denen der Bordnetzstrom möglichst gering ist. Dieses kann beispielsweise durch Auswertung eines Signals für den Bordnetzstrom und davon abhängiger Ansteuerung der Schalter der Koppeleinheit erfolgen. Darüber hinaus kann auch eine Synchronisierung mit einem Verbrauchermanagementsystem erfolgen, um Hochleistungsverbraucher, wie z.B. Heizsysteme, kurzzeitig ohne Komforteinbußen abzuschalten, um den Umschaltvorgang der Batterieeinheiten ohne nennenswerten Spannungseinbruch zu ermöglichen.The voltage dip in the low-voltage subnetwork can be further advantageously reduced if the switchover occurs at such times when the on-board electrical system current is as low as possible. This can be done, for example, by evaluating a signal for the on-board electrical system current and dependent control of the switch of the coupling unit. In addition, synchronization with a consumer management system can also be made to accommodate high power consumers, such as consumer electronics. Switch off heating systems for a short time without sacrificing comfort, in order to enable switching of the battery units without significant voltage drop.

Erfindungsgemäß wird außerdem ein Computerprogramm vorgeschlagen, gemäß dem eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird, wenn das Computerprogramm auf einer programmierbaren Computereinrichtung ausgeführt wird. Bei dem Computerprogramm kann es sich beispielsweise um ein Modul zur Implementierung einer Einrichtung zum Betrieb eines Bordnetzes oder um ein Modul zur Implementierung eines Batteriemanagementsystems eines Fahrzeugs handeln. Das Computerprogramm kann auf einem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert werden, etwa auf einem permanenten oder wiederbeschreibbaren Speichermedium, oder in Zuordnung zu einer Computereinrichtung, beispielsweise auf einem tragbaren Speicher, wie einer CD-ROM, DVD, Blu-ray Disk, einem USB-Stick oder einer Speicherkarte. Zusätzlich und alternativ dazu kann das Computerprogramm auf einer Computereinrichtung, wie etwa auf einem Server oder einem Cloud-Server, zum Herunterladen bereitgestellt werden, beispielsweise über ein Datennetzwerk, wie das Internet, oder eine Kommunikationsverbindung, wie etwa eine Telefonleitung oder eine drahtlose Verbindung.The invention also proposes a computer program according to which one of the methods described herein is performed when the computer program is executed on a programmable computer device. The computer program can be, for example, a module for implementing a device for operating an electrical system or a module for implementing a battery management system of a vehicle. The computer program may be stored on a machine-readable storage medium, such as on a permanent or rewritable storage medium, or in association with a computing device, such as a portable storage such as a CD-ROM, DVD, Blu-ray Disc, USB stick, or the like memory card. Additionally and alternatively, the computer program may be provided for download on a computing device, such as on a server or a cloud server, for example via a data network, such as the Internet, or a communication link, such as a telephone line or a wireless link.

Erfindungsgemäß wird außerdem ein Batteriemanagementsystem (BMS) bereitgestellt, welches Einrichtungen aufweist, um eines der beschriebenen Verfahren zum Betrieb eines der beschriebenen Bordnetze durchzuführen. Insbesondere weist das Batteriemanagementsystem eine Einheit auf, welche eingerichtet ist, den Ladezustand der Batterieeinheiten, und insbesondere die Batterieeinheit mit dem höchsten Ladezustand zu ermitteln, und eine Einheit, welche eingerichtet ist, die Koppeleinheit so anzusteuern, dass Batterieeinheiten dem Niederspannungsteilnetz selektiv zuschaltet werden, insbesondere diejenige mit dem höchsten Ladezustand. According to the invention, a battery management system (BMS) is also provided which has means for carrying out one of the described methods for operating one of the described electrical systems. In particular, the battery management system has a unit which is set up to determine the charge state of the battery units, and in particular the battery unit with the highest charge state, and a unit which is set up to control the coupling unit so that battery units are selectively connected to the low voltage subnet, in particular the one with the highest state of charge.

Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst das Batteriemanagementsystem eine weitere Einheit, welche eingerichtet ist, die Überschreitung eines Schwellwerts einer Ladungszustandsdifferenz der Batterieeinheiten zu ermitteln, um daraufhin mittels der Koppeleinheit einen Wechsel der zugeschalteten Batterieeinheit auszuführen.According to a further embodiment, the battery management system comprises a further unit, which is set up to detect the exceeding of a threshold value of a charge state difference of the battery units, in order subsequently to perform a change of the connected battery unit by means of the coupling unit.

Erfindungsgemäß wird außerdem ein Kraftfahrzeug angegeben, mit einem Verbrennungsmotor und einem zuvor beschriebenen Bordnetz. According to the invention also discloses a motor vehicle, with an internal combustion engine and a vehicle electrical system described above.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die Erfindung stellt ein kostengünstiges Bordnetz mit einem Lithium-Ionen-Batteriesystem für Fahrzeuge bereit, die ein Hochspannungsteilnetz, beispielsweise mit einem 48-Volt-Generator, und ein Niederspannungsteilnetz, beispielsweise mit einem 14-Volt-Starter, und ein Boost-Rekuperationssystem mit unidirektionaler Versorgung des Niederspannungsteilnetzes aufweisen. Hierbei kann gegenüber bekannten Systemen ein potentialtrennender DC/DC-Wandler entfallen, sowie die Blei-Säure-Batterie. Das Boost-Rekuperationssystem kann bei geeigneter Auslegung gegenüber aktuell in der Entwicklung befindlichen BRS-Systemen deutlich mehr Energie speichern und dadurch bei längeren Bremsvorgängen oder Bergabfahrten mehr elektrische Energie im System zurückgewinnen.The invention provides a low-cost vehicle electrical system with a lithium-ion battery system for vehicles comprising a high voltage subnet, for example with a 48 volt generator, and a low voltage subnet, for example with a 14 volt starter, and a boost recuperation system with unidirectional Have supply to the low voltage subnet. This can be compared to known systems a potential-separating DC / DC converter omitted, and the lead-acid battery. The Boost recuperation system, with a suitable design compared to BRS systems currently under development, can store significantly more energy and thereby recover more electrical energy in the system during longer braking or downhill driving.

Das System zeichnet sich außerdem durch ein geringes Volumen, ein geringes Gewicht und eine lange Lebensdauer aus. Aufgrund des mehrfach redundant ausgelegten Niederspannungsteilnetzes besteht eine höhere Verfügbarkeit des Systems, was hohe Leistungsanforderungen auch bei Kaltstartvorgängen ermöglicht.The system is also characterized by its low volume, low weight and long life. Due to the multiple redundant designed low voltage subnetwork, there is a higher availability of the system, which allows high performance requirements even during cold starts.

Das vorgestellte erfindungsgemäße Verfahren umfasst eine Betriebsstrategie, welche die Versorgung des Niederspannungsteilnetzes ermöglicht und elektrische Energie bei Startvorgängen bereitstellt. Die Speicherung elektrischer Energie wird dabei so optimiert, dass möglichst viel elektrische Energie bei einem Bremsvorgang rückgewonnen werden kann und die Batterie dabei mit möglichst hohen Leistungen geladen werden kann. The proposed method according to the invention comprises an operating strategy which enables the supply of the low-voltage subnetwork and provides electrical energy during start-up operations. The storage of electrical energy is optimized so that as much electrical energy can be recovered in a braking operation and the battery can be charged with the highest possible performance.

Außerdem wird die Speicherung elektrischer Energie bei Rekuperationsvorgängen erlaubt und möglichst viel elektrische Energie bei Boost-Vorgängen bereitgestellt. Kaltstartvorgänge und Start-/Stopp-Vorgänge sind mit hoher Leistung, erforderlichenfalls mit schneller Wiederholung durchführbar.In addition, the storage of electrical energy is allowed in Rekuperationsvorgängen and provided as much electrical energy during boost operations. Cold starts and start / stop operations can be carried out with high performance, if necessary with rapid repetition.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigenEmbodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description. Show it

1 ein Niederspannungsbordnetz nach dem Stand der Technik, 1 a low-voltage electrical system according to the prior art,

2 ein Bordnetz mit einem Hochspannungsteilnetz und einem Niederspannungsteilnetz und einem unidirektionalen, potentialtrennenden DC/DC-Wandler, 2 a vehicle electrical system with a high-voltage sub-network and a low-voltage sub-network and a unidirectional, potential-separating DC / DC converter,

3 ein Bordnetz mit einem Hochspannungsteilnetz und einem Niederspannungsteilnetz und einem bidirektionalen, potentialtrennenden DC/DC-Wandler, 3 a vehicle electrical system with a high voltage subnet and a low voltage subnetwork and a bi-directional, potential-separating DC / DC converter,

4 ein Bordnetz mit einem Hochspannungsteilnetz und einem Niederspannungsteilnetz und einem unidirektionalen, galvanisch nicht trennenden DC/DC-Wandler, 4 an electrical system with a high-voltage sub-network and a low-voltage sub-network and a unidirectional, galvanically non-separating DC / DC converter,

5 eine Koppeleinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, 5 a coupling unit according to an embodiment of the invention,

6 die Koppeleinheit aus 5 in einem beispielhaften Betriebszustand, 6 the coupling unit off 5 in an exemplary operating state,

7 die Koppeleinheit aus 5 während eines beispielhaften Umschaltvorgangs, und 7 the coupling unit off 5 during an exemplary switching operation, and

8 rückwärtssperrfähige Schalter. 8th reverse blocking switch.

1 zeigt ein Bordnetz 1 nach dem Stand der Technik. Beim Starten eines Verbrennungsmotors wird über das Bordnetz 1 von einer Starterbatterie 10 eine Spannung einem Starter 11 zur Verfügung gestellt, welcher den Verbrennungsmotor (nicht dargestellt) startet, wenn beispielsweise durch ein entsprechendes Startersignal ein Schalter 12 geschlossen wird. Ist der Verbrennungsmotor gestartet, treibt dieser einen elektrischen Generator 13 an, welcher dann eine Spannung von etwa 12 Volt erzeugt und über das Bordnetz 1 den verschiedenen elektrischen Verbrauchern 14 im Fahrzeug zur Verfügung stellt. Der elektrische Generator 13 lädt dabei auch die durch den Startvorgang belastete Starterbatterie 10 wieder auf. 1 shows a wiring system 1 According to the state of the art. When starting an internal combustion engine is via the electrical system 1 from a starter battery 10 a tension a starter 11 provided which starts the internal combustion engine (not shown) when, for example, by a corresponding starter signal a switch 12 is closed. When the combustion engine is started, it drives an electric generator 13 which then has a voltage of about 12 Volt generated and via the electrical system 1 the various electrical consumers 14 in the vehicle. The electric generator 13 It also charges the starter battery loaded by the starting process 10 back up.

2 zeigt ein Bordnetz 1 mit einem Hochspannungsteilnetz 20 und einem Niederspannungsteilnetz 21 und einem unidirektionalen, potentialtrennenden DC/DC-Wandler 22, der eine Koppeleinheit zwischen dem Hochspannungsteilnetz 20 und dem Niederspannungsteilnetz 21 bildet. Das Bordnetz 1 kann ein Bordnetz eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, Transportfahrzeugs oder Gabelstaplers, sein. 2 shows a wiring system 1 with a high voltage subnet 20 and a low voltage subnet 21 and a unidirectional, isolated DC / DC converter 22 , which is a coupling unit between the high voltage subnet 20 and the low voltage subnet 21 forms. The electrical system 1 may be an electrical system of a vehicle, in particular a motor vehicle, transport vehicle or forklift.

Das Hochspannungsteilnetz 20 ist beispielsweise ein 48-Volt-Bordnetz mit einem elektrischen Generator 23, welcher von einem Verbrennungsmotor (nicht dargestellt) betreibbar ist. Der Generator 23 ist in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, in Abhängigkeit von einer Drehbewegung des Motors des Fahrzeugs eine elektrische Energie zu erzeugen und in das Hochspannungsteilnetz 20 einzuspeisen. Das Hochspannungsteilnetz 20 umfasst weiterhin eine Batterie 24, welche beispielsweise als eine Lithium-Ionen-Batterie ausgebildet sein kann und welche eingerichtet ist, die nötige Betriebsspannung dem Hochspannungsteilnetz auszugeben. Im Hochspannungsteilnetz 20 sind weitere Lastwiderstände 25 angeordnet, welche beispielsweise durch wenigstens einen, bevorzugt durch eine Mehrzahl von elektrischen Verbrauchern des Kraftfahrzeugs gebildet sein können, die mit der Hochspannung betrieben werden.The high voltage subnet 20 is for example a 48-volt electrical system with an electric generator 23 which is operable by an internal combustion engine (not shown). The generator 23 is formed in this embodiment, in response to a rotational movement of the engine of the vehicle to generate electrical energy and in the high voltage subnet 20 feed. The high voltage subnet 20 further includes a battery 24 , which may be formed, for example, as a lithium-ion battery and which is adapted to output the necessary operating voltage to the high voltage subnet. In the high voltage subnet 20 are further load resistors 25 arranged, which may be formed for example by at least one, preferably by a plurality of electrical consumers of the motor vehicle, which are operated with the high voltage.

Im Niederspannungsteilnetz 21, welches ausgangsseitig an dem DC/DC-Wandler 22 angeordnet ist, befinden sich ein Starter 26, der eingerichtet ist, einen Schalter 27 zu schließen um den Verbrennungsmotor zu starten, sowie ein Energiespeicher 28, der eingerichtet ist, die Niederspannung in Höhe von beispielsweise 14 Volt für das Niederspannungsteilnetz 21 bereitzustellen. Im Niederspannungsteilnetz 21 sind weitere Verbraucher 29 angeordnet, die mit der Niederspannung betrieben werden. Der Energiespeicher 28 umfasst beispielsweise galvanische Zellen, insbesondere solche einer Blei-Säurebatterie, welche in vollgeladenem Zustand (state of charge, SOC = 100%) üblicherweise eine Spannung von 12,8 Volt aufweist. Bei entladener Batterie (state of charge, SOC = 0%) weist der Energiespeicher 28 unbelastet eine Klemmenspannung von typischerweise 10,8 Volt auf. Die Bordnetzspannung im Niederspannungsteilnetz 21 liegt im Fahrbetrieb, je nach Temperatur und Ladezustand des Energiespeichers 28, etwa im Bereich zwischen 10,8 Volt und 15 Volt.In the low voltage subnetwork 21 , which on the output side to the DC / DC converter 22 is located, there is a starter 26 which is set up, a switch 27 to close to start the engine, as well as an energy storage 28 which is set up, for example, the low voltage 14 Volt for the low voltage subnet 21 provide. In the low voltage subnetwork 21 are more consumers 29 arranged, which are operated with the low voltage. The energy storage 28 includes, for example, galvanic cells, in particular those of a lead-acid battery, which in the fully charged state (state of charge, SOC = 100%) usually has a voltage of 12.8 volts. When the battery is discharged (state of charge, SOC = 0%), the energy storage device 28 unloaded a terminal voltage of typically 10.8 volts. The vehicle electrical system voltage in the low-voltage subnetwork 21 is in driving mode, depending on the temperature and state of charge of the energy storage 28 , approximately in the range between 10.8 volts and 15 volts.

Der DC/DC-Wandler 22 ist eingangsseitig mit dem Hochspannungsteilnetz 20 und mit dem Generator 23 verbunden. Der DC/DC-Wandler 22 ist ausgangsseitig mit dem Niederspannungsteilnetz 21 verbunden. Der DC/DC-Wandler 22 ist ausgebildet, eine eingangsseitig empfangene Gleichspannung, beispielsweise eine Gleichspannung, mit der das Hochspannungsteilnetz betrieben wird, beispielsweise zwischen 12 und 48 Volt, zu empfangen und eine Ausgangsspannung zu erzeugen, welche von der eingangsseitig empfangenen Spannung verschieden ist, insbesondere eine Ausgangsspannung zu erzeugen, welche kleiner ist als die eingangsseitig empfangene Spannung, beispielsweise 12 V oder 14 V.The DC / DC converter 22 is input side with the high voltage subnet 20 and with the generator 23 connected. The DC / DC converter 22 is the output side with the low voltage subnet 21 connected. The DC / DC converter 22 is configured to receive a DC voltage received on the input side, for example a DC voltage with which the high voltage subnet is operated, for example between 12 and 48 volts, and to generate an output voltage which is different from the voltage received on the input side, in particular to produce an output voltage which is smaller than the voltage received on the input side, for example 12 V or 14 V.

3 zeigt ein Bordnetz 1 mit einem Hochspannungsteilnetz 20 und einem Niederspannungsteilnetz 21, welche durch einen bidirektionalen, potentialtrennenden DC/DC-Wandler 31 verbunden sind. Das dargestellte Bordnetz 1 ist im Wesentlichen wie das in 2 dargestellte Bordnetz ausgebildet, wobei der Generator im Hochspannungsteilnetz eingebunden ist und für den Energietransfer zwischen den Teilbordnetzen 20, 21 ein DC/DC-Wandler 31 zum Einsatz kommt, der potentialtrennend ausgeführt ist. In beiden Teilnetzen 20, 21 sind außerdem Batterien 24, 28 und Verbraucher 25, 29 angeordnet, wie mit Bezug zu 2 beschrieben. Im Wesentlichen unterscheidet sich das in 3 dargestellte System durch die Einbindung des Starters. Während in dem in 2 dargestellten System der Starter 26 im Niederspannungsteilnetz 21 angeordnet ist und hierdurch der DC/DC-Wandler 22 unidirektional für einen Energietransport vom Hochspannungsteilnetz 20 in das Niederspannungsteilnetz 21 ausgelegt sein kann, wird bei der in 3 dargestellten Architektur ein Starter-Generator 30 im Hochspannungsteilnetz 20 eingesetzt. In diesem Fall ist der DC/DC-Wandler 31 bidirektional ausgeführt, sodass die Lithium-Ionen-Batterie 24 ggf. über das Niederspannungsteilnetz 21 geladen werden kann. Die Starthilfe des Niederspannungsfahrzeugs erfolgt dann über die Niederspannungsschnittstelle und den DC/DC-Wandler 31. 3 shows a wiring system 1 with a high voltage subnet 20 and a low voltage subnet 21 , which by a bidirectional, potential-separating DC / DC converter 31 are connected. The illustrated electrical system 1 is essentially like that in 2 formed electrical system, wherein the generator is integrated in the high voltage subnet and for the energy transfer between the sub-board networks 20 . 21 a DC / DC converter 31 is used, which is designed to isolate potential. In both subnets 20 . 21 are also batteries 24 . 28 and consumers 25 . 29 arranged as related to 2 described. In essence, that differs in 3 illustrated system by the involvement of the starter. While in the in 2 illustrated system of the starter 26 in the low voltage subnetwork 21 is arranged and thereby the DC / DC converter 22 unidirectional for energy transport from the high voltage subnetwork 20 into the low voltage subnet 21 can be designed at the in 3 illustrated architecture a starter generator 30 in the high voltage subnet 20 used. In this case, the DC / DC converter 31 Bidirectional running, so the lithium-ion battery 24 if necessary via the low voltage subnetwork 21 can be loaded. The jump start of the low-voltage vehicle then takes place via the low-voltage interface and the DC / DC converter 31 ,

4 zeigt ein Bordnetz 1 mit einem Hochspannungsteilnetz 20 und einem Niederspannungsteilnetz 21, beispielsweise ein Bordnetz 1 eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, Transportfahrzeugs oder Gabelstaplers. Das Bordnetz 1 eignet sich insbesondere für den Einsatz bei Fahrzeugen mit einem 48-Volt-Generator, einem 14-Volt-Starter und einem Boost-Rekuperationssystem. 4 shows a wiring system 1 with a high voltage subnet 20 and a low voltage subnet 21 For example, an electrical system 1 a vehicle, in particular a motor vehicle, transport vehicle or forklift. The electrical system 1 is particularly suitable for use on vehicles with a 48 volt generator, a 14 volt starter and a boost recuperation system.

Das Hochspannungsteilnetz 20 umfasst einen Generator 23, welcher von einem Verbrennungsmotor (nicht dargestellt) betreibbar ist. Der Generator 23 ist ausgebildet, in Abhängigkeit von einer Drehbewegung des Motors des Fahrzeugs elektrische Energie zu erzeugen und in das Hochspannungsteilnetz 20 einzuspeisen. Im Hochspannungsteilnetz 20 sind Lastwiderstände 25 angeordnet, welche beispielsweise durch wenigstens einen, bevorzugt durch eine Mehrzahl von elektrischen Verbrauchern des Kraftfahrzeugs gebildet sein können, die mit der Hochspannung betrieben werden. The high voltage subnet 20 includes a generator 23 which is operable by an internal combustion engine (not shown). The generator 23 is configured to generate electrical energy in response to a rotational movement of the engine of the vehicle and into the high voltage subnet 20 feed. In the high voltage subnet 20 are load resistors 25 arranged, which may be formed for example by at least one, preferably by a plurality of electrical consumers of the motor vehicle, which are operated with the high voltage.

Das Hochspannungsteilnetz 20 umfasst außerdem eine Batterie 40, welche beispielsweise als eine Lithium-Ionen-Batterie ausgebildet sein kann und welche eingerichtet ist, die Betriebsspannung von 48 Volt dem Hochspannungsteilnetz auszugeben. Die Lithium-Ionen-Batterie 40 weist bei einer Nennspannung von 48 Volt bevorzugt eine Mindestkapazität von ca. 15 Ah auf, um die erforderliche elektrische Energie speichern zu können. The high voltage subnet 20 also includes a battery 40 , which may be formed for example as a lithium-ion battery and which is adapted to output the operating voltage of 48 volts the high voltage subnet. The lithium-ion battery 40 has at a rated voltage of 48 volts, preferably a minimum capacity of about 15 Ah in order to store the required electrical energy can.

Die Batterie 40 weist mehrere Batterieeinheiten 41-1, 41-2, ... 41-n auf, wobei den Batterieeinheiten 41 mehrere Batteriezellen zugeordnet sind, welche üblicherweise in Serie und teilweise zusätzlich parallel zueinander geschaltet werden, um die geforderten Leistungs- und Energiedaten mit der Batterie 40 zu erzielen. Die einzelnen Batteriezellen sind beispielsweise Lithium-Ionen-Batterien mit einem Spannungsbereich von 2,8 bis 4,2 Volt.The battery 40 has several battery units 41-1 . 41-2 , ... 41-n on, taking the battery units 41 associated with several battery cells, which are usually connected in series and partly in addition to each other in parallel to the required power and energy data with the battery 40 to achieve. The individual battery cells are, for example, lithium-ion batteries with a voltage range of 2.8 to 4.2 volts.

Den Batterieeinheiten 41-1, 41-2, ... 41-n sind Einzelspannungsabgriffe 42-1, 42-2, ... 42-n+1 zugeordnet, über welche die Spannung einer Koppeleinheit 33 zugeführt wird. Bei einer Serienschaltung der Batterieeinheiten 41-1, 41-2, ... 41-n, wie in 4 dargestellt, sind die Einzelspannungsabgriffe 42 zwischen den Batterieeinheiten 41 angeordnet, sowie an den Enden der Batterie 40 jeweils einer. Bei einer Anzahl von n Batterieeinheiten ergeben sich hierdurch n+1 Abgriffe 42. Durch die zusätzlichen Einzelspannungsabgriffe 42 ist die Lithium-Ionen-Batterie 40 in mehrere Batterieeinheiten 41-1, 41-2, ... 41-n unterteilt, welche im Rahmen der Erfindung auch als Teilbatterien bezeichnet werden können. Die Einzelspannungsabgriffe 42 sind so gewählt, dass die Batterieeinheiten 41 jeweils eine Spannungslage aufweisen, mit der das Niederspannungsteilnetz 21, d.h. das 14-Volt-Bordnetz, versorgt werden kann. Die Einzelspannungsabgriffe 42 der Batterieeinheiten 41 werden, wie in 4 dargestellt, der Koppeleinheit 33 zugeführt. Die Koppeleinheit 33 hat die Aufgabe, zumindest eine der Batterieeinheiten 41 der Batterie 40 auf das Niederspannungsteilnetz 21 zu dessen Betrieb oder Unterstützung durchzuschalten. The battery units 41-1 . 41-2 , ... 41-n are single voltage taps 42-1 . 42-2 , ... 42-n + 1 assigned, via which the voltage of a coupling unit 33 is supplied. For a series connection of the battery units 41-1 . 41-2 , ... 41-n , as in 4 shown are the Einzelspannungsabgriffe 42 between the battery units 41 arranged, as well as at the ends of the battery 40 one each. With a number of n battery units, this results in n + 1 taps 42 , Due to the additional single voltage taps 42 is the lithium-ion battery 40 in several battery units 41-1 . 41-2 , ... 41-n subdivided, which can also be referred to as part batteries within the scope of the invention. The single voltage taps 42 are chosen so that the battery units 41 each have a voltage level with which the low voltage subnet 21 , ie the 14 volt electrical system, can be supplied. The single voltage taps 42 the battery units 41 be like in 4 represented, the coupling unit 33 fed. The coupling unit 33 has the task, at least one of the battery units 41 the battery 40 on the low voltage subnet 21 to switch to its operation or support.

Die Koppeleinheit 33 koppelt das Hochspannungsteilnetz 20 mit dem Niederspannungsteilnetz 21 und stellt ausgangsseitig dem Niederspannungsteilnetz 21 die nötige Betriebsspannung bereit, beispielsweise 12 V oder 14 V. Der Aufbau und die Funktionsweise der Koppeleinheit 33 werden mit Bezug zu den 5 bis 7 beschrieben. The coupling unit 33 couples the high voltage subnet 20 with the low voltage subnet 21 and provides the output side of the low voltage subnet 21 the necessary operating voltage ready, for example, 12 V or 14 V. The structure and operation of the coupling unit 33 be related to the 5 to 7 described.

Das Niederspannungsteilnetz 21 umfasst die Niederspannungsverbraucher 29, welche beispielsweise für einen Betrieb bei 14 V Spannung ausgelegt sind. Das Niederspannungsteilnetz 21 weist auch den Starter 26 auf, welcher eingerichtet ist, den Schalter 27 zu betätigen, um den Verbrennungsmotor zu starten.The low voltage subnet 21 includes the low-voltage consumers 29 , which are designed for example for operation at 14 V voltage. The low voltage subnet 21 also has the starter 26 on which is set up, the switch 27 to start the combustion engine.

Zur Versorgung des Starters im Niederspannungsteilnetz, speziell etwa bei einem Kaltstart des Fahrzeugs, ist im Niederspannungsteilnetz 21 ein weiterer Energiespeicher 28 verfügbar. Der Energiespeicher 28, beispielsweise eine Batterie, kann kurzzeitig sehr hohe Ströme liefern und entlastet die Lithium-Ionen-Batterie 40 in den Startphasen. Speziell die Auswirkungen der bekannten Schwäche von Lithium-Ionen-Batterien, dass sie keine hohen Ströme bei tiefen Temperaturen abgeben können, sind durch den Einsatz des Energiespeichers 28 in dem in 4 dargestellten System gemindert. Für den Fall, dass der Energiespeicher 28 als ein Doppelschichtkondensator ausgeführt ist, können die Startströme auch in hoher Gesamtanzahl über die gesamte Lebensdauer der Batterie und auch bei einzelnen Startvorgängen ggf. auch mehrfach hintereinander, d.h. bei erfolglosem Startversuch, nach erfolgtem Wiederaufladen des Leistungsspeichers erfolgen. Auf diese Weise kann ein System realisiert werden, das sehr hohe Verfügbarkeit elektrischer Energie im Niederspannungsteilnetz 21 aufweist und kurzzeitig sehr hohe Leistung abgeben kann, d. h. auf Hochleistung optimiert ist. Der Hochleistungsspeicher 28 erfüllt außerdem den Zweck, dass Überspannungen bei einem Umschalten der Batterieeinheiten 41 vermieden werden. Wird als Energiespeicher 28 ein Kondensator eingesetzt, so ist dessen Dimensionierung bevorzugt:

Figure DE102014201345A1_0003
wobei Imax der maximale Bordnetzstrom ist, der während der Umschaltvorgänge im Bordnetz fließen kann, tumschalt die Zeitdauer, während welcher keine Batterieeinheit 41 für die Versorgung bereit steht, und ΔUmax die maximal zulässige Veränderung der Bordnetzspannung während des Umschaltvorgangs.To supply the starter in the low voltage subnetwork, especially for a cold start of the vehicle, is in the low voltage subnet 21 another energy storage 28 available. The energy storage 28 , for example, a battery, can briefly deliver very high currents and relieves the lithium-ion battery 40 in the starting phases. Specifically, the effects of the known weakness of lithium-ion batteries that they can not deliver high currents at low temperatures, are through the use of energy storage 28 in the 4 shown reduced system. In the event that the energy storage 28 is designed as a double-layer capacitor, the starting currents can also take place in high total number over the entire life of the battery and even at individual startups possibly several times in succession, ie in case of unsuccessful start attempt, after the recharging of the power storage. In this way, a system can be realized, the very high availability of electrical energy in the low voltage subnet 21 has and can deliver very high power for a short time, that is optimized for high performance. The high performance storage 28 also fulfills the purpose that overvoltages when switching the battery units 41 be avoided. Used as energy storage 28 a capacitor is used, its dimensioning is preferred:
Figure DE102014201345A1_0003
where I max is the maximum on-board electrical system current that can flow during the switching operations in the electrical system, t switch the time during which no battery unit 41 is ready for the supply, and ΔU max the maximum permissible change in the vehicle electrical system voltage during the switching process.

Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Lithium-Ionen-Batterie 40 die Versorgung von Ruhestromverbrauchern, welche als Verbraucher 25, 29 dargestellt sind, bei abgestelltem Fahrzeug übernimmt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass hierbei die Anforderungen des so genannten Flughafentests erfüllt werden, wobei nach sechs Wochen Standzeit das Fahrzeug noch startbar ist und wobei die Batterie während der Standzeit die Ruheströme der Niederspannungsverbraucher 29 im Niederspannungsteilnetz 21 bereitstellt, damit beispielsweise eine Diebstahlwarnanlage versorgt wird. According to one embodiment, it is provided that the lithium-ion battery 40 the supply of closed circuit consumers who are consumers 25 . 29 are shown, takes over when the vehicle is parked. For example, it may be provided that in this case the requirements of the so-called airport tests are met, wherein after six weeks of service life, the vehicle is still bootable and the battery during the service life, the quiescent currents of the low-voltage consumers 29 in the low voltage subnetwork 21 provides, for example, an anti-theft alarm system is powered.

Das in 4 dargestellte Bordnetz kann weiterhin ein Batteriemanagementsystem (BMS) umfassen (nicht dargestellt). Das Batteriemanagementsystem umfasst ein Steuergerät, welches eingerichtet ist, Messdaten über Temperaturen, bereitgestellte Spannungen, abgegebene Ströme und Ladungszustände der Batterie 40 bzw. der Batterieeinheiten 41 zu erfassen, zu verarbeiten und hieraus beispielsweise Aussagen über den Gesundheitszustand der Batterie 40 zu treffen. Das Batteriemanagementsystem umfasst dabei eine Einheit, welche eingerichtet ist, die Koppeleinheit 33 so zu regeln, dass diese die Batterieeinheiten 41 selektiv im Niederspannungsteilnetz 21 zuschalten kann.This in 4 illustrated electrical system may further comprise a battery management system (BMS) (not shown). The battery management system comprises a control unit, which is set up, measurement data on temperatures, voltages provided, discharged currents and charge states of the battery 40 or the battery units 41 to record and process and from this, for example, statements about the health of the battery 40 hold true. The battery management system in this case comprises a unit which is set up, the coupling unit 33 so that these are the battery units 41 selectively in the low voltage subnetwork 21 can switch on.

5 zeigt eine Koppeleinheit 33, die als unidirektionaler, galvanisch nicht trennender Gleichspannungswandler (DC/DC-Wandler) ausgeführt ist. Die Koppeleinheit 33 umfasst rückwärtssperrfähige Schalter 44, 45, welche die Eigenschaft aufweisen, dass sie in einem Zustand „ein“ einen Stromfluss nur in eine Richtung ermöglichen und in einem zweiten Zustand „aus“ eine Sperrspannung beiderlei Polarität aufnehmen können. Dies ist ein wesentlicher Unterschied zu einfachen Halbleiterschaltern, wie z.B. IGBT-Schaltern, da diese in Rückwärtsrichtung aufgrund ihrer intrinsischen Diode keine Sperrspannung aufnehmen können. Aufgrund der Abhängigkeit von der Stromflussrichtung sind in 5 zwei verschiedene Schaltertypen eingezeichnet, nämlich RSS_l 45 und RSS_r 44, die sich in ihrer Fertigung nicht unterscheiden, sondern lediglich mit unterschiedlicher Polarität verbaut sind. Ein Beispiel für den näheren Aufbau der rückwärtssperrfähigen Schalter 44, 45 wird mit Bezug zu 8 beschrieben. 5 shows a coupling unit 33 , which is designed as a unidirectional, galvanically non-isolated DC-DC converter (DC / DC converter). The coupling unit 33 includes reverse blocking switches 44 . 45 which have the property that in a state "on" they allow current to flow in only one direction and in a second state "off" they can absorb a blocking voltage of both polarities. This is an essential difference to simple semiconductor switches, such as IGBT switches, as they can not pick up reverse voltage due to their intrinsic diode. Due to the dependence on the current flow direction are in 5 drawn two different types of switches, namely RSS_l 45 and RSS_r 44 , which do not differ in their production, but are installed only with different polarity. An example of the closer construction of the reverse-blocking switch 44 . 45 is related to 8th described.

In der Koppeleinheit 33 werden die Einzelspannungsabgriffe 42 der Batterieeinheiten 41 jeweils an Verzweigungspunkten 43 verzweigt und jeweils einem der unterschiedlichen rückwärtssperrfähigen Schalter RSS_l 45 und RSS_r 44 zugeführt. Die rückwärtssperrfähigen Schalter RSS_l 45 werden ausgangsseitig der Koppeleinheit 33 mit dem Pluspol 52 verschaltet, und die rückwärtssperrfähigen Schalter RSS_r 44 werden ausgangsseitig der Koppeleinheit 33 auf den Minuspol 51 geschaltet.In the coupling unit 33 become the single voltage taps 42 the battery units 41 each at branch points 43 branched and each one of the different reverse blocking switch RSS_l 45 and RSS_r 44 fed. The reverse blocking switch RSS_l 45 be the output side of the coupling unit 33 with the positive pole 52 interconnected, and the reverse blocking switch RSS_r 44 be the output side of the coupling unit 33 on the negative pole 51 connected.

6 zeigt die Versorgung des Niederspannungsteilnetzes 21 beispielhaft aus der Batterieeinheit 41-2 über die zugeordneten Abgriffe 42-2 und 42-3. Vom Pluspol 52 führt der Strompfad 61 über einen rückwärtssperrfähigen Schalter RSS_l 45-i über einen Verzweigungspunkt 43-i über den Spannungsabgriff 42-2 zur durchgeschalteten Batterieeinheit 41-2, und von dort aus über den nach der durchgeschalteten Batterieeinheit 41-2 angeordneten Spannungsabgriff 42-3 über den Verzweigungspunkt 43-j über einen weiteren rückwärtssperrfähigen Schalter RSS_r 44-i zum Minuspol 51. Am ersten Verzweigungspunkt 43-i führt auch eine Verbindung zu einem weiteren rückwärtssperrfähigen Schalter RSS_r 44-j. Da dieser rückwärtssperrfähig ausgebildet ist, kann hier aber kein Strom fließen. Im Falle eines gewöhnlichen MOSFET-Schalters wäre dieser rückwärts durchleitend, sodass der Strompfad nicht über die Batterieeinheit 41-2 führen würde, sondern über den Schalter RSS_r 44-j. Gleiches gilt für den zweiten Verzweigungspunkt 43-j, welcher wiederum zu einem sperrenden rückwärtssperrfähigen Schalter RSS_l 45-j führt, sodass hier ebenfalls kein Stromfluss möglich ist. 6 shows the supply of the low voltage subnetwork 21 by way of example from the battery unit 41-2 about the assigned taps 42-2 and 42-3 , From the positive pole 52 leads the current path 61 via a reverse blocking switch RSS_l 45-i over a branch point 43-i over the voltage tap 42-2 to the through-connected battery unit 41-2 , and from there via the through-connected battery unit 41-2 arranged voltage tap 42-3 over the branch point 43-j via another reverse blocking switch RSS_r 44-i to the negative pole 51 , At the first branch point 43-i also connects to another reverse blocking switch RSS_r 44-j , Since this is formed backward blocking, but no current can flow here. In the case of a common MOSFET switch, this would be passing backwards so that the current path is not across the battery pack 41-2 would lead, but via the switch RSS_r 44-j , The same applies to the second branch point 43-j which in turn leads to a blocking reverse blocking switch RSS_l 45-j leads, so that here also no current flow is possible.

Die Spannungslage des Hochspannungsteilnetzes 20 bezogen auf die Masse des Niederspannungsteilnetzes 21 hängt davon ab, welche der Batterieeinheiten 41 zugeschaltet ist. In keinem der Betriebszustände weist eines der Potentiale jedoch einen Betrag auf, der eine Spannungsgrenze in Höhe der Summe der Hochspannung und der Niederspannung überschreitet, d.h. bei einem 48-Volt-Netz und einem 14-Volt-Netz in etwa 62 Volt. Es können jedoch negative Potentiale gegenüber der Masse des Niederspannungsteilnetzes auftreten.The voltage level of the high voltage subnetwork 20 based on the mass of the low voltage subnetwork 21 depends on which of the battery units 41 is switched on. In none of the operating states, however, does any of the potentials have an amount that exceeds a voltage limit equal to the sum of the high voltage and the low voltage, that is, approximately 62 volts for a 48 volt mains and a 14 volt mains. However, negative potentials can occur with respect to the ground of the low voltage subnetwork.

Der Betrieb des Hochspannungsgenerators 23 ist unabhängig von dem Betrieb der Koppeleinheit 33 und der Versorgung des Niederspannungsteilnetzes. In der durchgeschalteten Batterieeinheit 41, die das Niederspannungsteilnetz 21 versorgt, ergibt sich eine Überlagerung durch den Niederspannungsteilnetzstrom und den ggf. vom Generator 23 in die gesamte Lithium-Ionen-Batterie 40 eingespeisten Ladestrom (Generatorbetrieb) bzw. durch den der gesamten Lithium-Ionen-Batterie 40 entnommenen Entladestrom (Motorbetrieb). Solange die zulässigen Grenzen der Batteriezellen, z.B. der maximal zulässige Entladestrom der Zellen, nicht überschritten werden, können diese Vorgänge unabhängig voneinander betrachtet werden. Damit das Niederspannungsteilnetz 21 sicher versorgt wird, wird genau eine der Batterieeinheiten 41 über die zugehörigen Schalter 44, 45 der Koppeleinrichtung 33 zugeschaltet. Aufgrund der mehrfach redundanten Versorgung des Niederspannungsteilnetzes 21 kann mit der vorgestellten Architektur ein System aufgebaut werden, welches eine sehr hohe Verfügbarkeit der elektrischen Energie im Niederspannungsteilnetz aufweist.The operation of the high voltage generator 23 is independent of the operation of the coupling unit 33 and the supply of the low voltage subnet. In the through-connected battery unit 41 that the low voltage subnet 21 supplied, results in a superposition by the low voltage sub-network power and possibly from the generator 23 in the entire lithium-ion battery 40 fed charging current (generator operation) or by the entire lithium-ion battery 40 removed discharge current (motor operation). As long as the permissible limits of the battery cells, eg the maximum permissible discharge current of the cells, are not exceeded, these processes can be considered independently of each other. So the low voltage subnet 21 is safely supplied, exactly one of the battery units 41 via the associated switches 44 . 45 the coupling device 33 switched on. Due to the multiple redundant supply of the low voltage subnet 21 can be built with the architecture presented a system that has a very high availability of electrical energy in the low voltage subnet.

7 zeigt einen Umschaltvorgang mittels der Koppeleinheit 33 beispielhaft von der Batterieeinheit 41-1 auf die Batterieeinheit 41-n. Vor dem Umschalten führt ein erster Strompfad 71 über einen ersten rückwärtssperrfähigen Schalter RSS_l 45-i, über erste Spannungsabgriffe 42-1, 42-2, die der ersten Batterieeinheit 41-1 zugeordnet sind, und über einen zweiten rückwärtssperrfähigen Schalter RSS_r 44-i zum Minuspol 51. Nach dem Umschalten führt der Strompfad 72 über einen zweiten rückwärtssperrfähigen Schalter RSS_l 45-k, über Spannungsabgriffe 42-n, 42-n+1, welche der n-ten Batterieeinheit 41-n zugeordnet sind, und über einen weiteren rückwärtssperrfähigen Schalter RSS_r 44-k zum Minuspol 51. 7 shows a switching operation by means of the coupling unit 33 by way of example of the battery unit 41-1 on the battery unit 41-n , Before switching, a first current path leads 71 via a first reverse blocking switch RSS_l 45-i , about first voltage taps 42-1 . 42-2 , the first battery unit 41-1 assigned via a second reverse blocking switch RSS_r 44-i to the negative pole 51 , After switching, the current path leads 72 via a second reverse blocking switch RSS_l 45-k , about voltage taps 42-n . 42-n + 1 , which is the nth battery unit 41-n are assigned and via another reverse blocking switch RSS_r 44-k to the negative pole 51 ,

Zum Wechsel werden die rückwärtssperrfähigen Schalter 45-i, 44-i ausgeschaltet und die anderen rückwärtssperrfähigen Schalter 45-k, 44-k eingeschaltet. Würde die Koppeleinheit 33 die Schaltbefehle für die Schalter 45-i, 44-i, 45-k, 44-k synchron bekommen, so würde aufgrund der Funktionsweise der rückwärtssperrfähigen Schalter der Pluspol 52 des Niederspannungsteilnetzes während der Schaltphase der Leistungsschalter mit dem höheren Potential der beiden Teilbatterien verbunden und der Minuspol 51 während der Schaltphase mit dem niedrigeren Potential der beiden Teilbatterien, d.h. in dem Beispiel mit dem Minuspol der Batterieeinheit 41-n. Damit würde kurzfristig eine wesentlich größere Spannung an das Niederspannungsteilnetz angelegt, als die Spezifikation des Niederspannungsteilnetzes erlaubt. Im dargestellten Beispiel in 6 würde dem Niederspannungsteilnetz 21 wegen der in Serie geschalteten Batterieeinheiten 41 kurzfristig die Summe der Teilspannungen der Gesamtbatterie bereitgestellt werden. Um diese Überspannungen zu vermeiden, wird bei dem Umschalten der Koppeleinheit 33 wie folgt vorgegangen:

  • – Die Umschaltung erfolgt so, dass die Schalter der aktuell Strom führenden Teilbatterie, im dargestellten Beispiel die Batterieeinheit 41-1, zuerst abgeschaltet werden und nachdem die Schalter der bisher Strom führenden Teilbatterie keinen Strom mehr führen, werden die Schalter der Teilbatterie, welche die Versorgung des Niederspannungsteilnetzes übernehmen sollen, eingeschaltet. Das beschriebene Prinzip wird auch als „Break-before-Make“ bezeichnet.
To change the reverse-blocking switch 45-i . 44-i turned off and the other reverse-blocking switch 45-k . 44-k switched on. Would the coupling unit 33 the switching commands for the switches 45-i . 44-i . 45-k . 44-k get synchronous, it would be due to the operation of the backward barrier switch, the positive pole 52 of the low voltage subnet during the switching phase of the circuit breaker connected to the higher potential of the two sub-batteries and the negative terminal 51 during the switching phase with the lower potential of the two sub-batteries, ie in the example with the negative terminal of the battery unit 41-n , In this way, a substantially greater voltage would be applied to the low-voltage subnetwork in the short term than the specification of the low-voltage subnetwork permits. In the example shown in FIG 6 would the low voltage subnet 21 because of the series connected battery units 41 the sum of the partial voltages of the total battery are provided at short notice. To overcome these surges avoid is when switching the coupling unit 33 proceed as follows:
  • - Switching takes place in such a way that the switches of the current-carrying sub-battery, in the example shown, the battery unit 41-1 , are turned off first and after the switches of the previously leading part battery no longer carry electricity, the switches of the sub-battery, which should take over the supply of the low voltage subnet, are turned on. The principle described is also referred to as "break-before-make".

Bei Betrachtung einer optimierten Betriebsstrategie für das Bordnetz 1 mit der dargestellten Serienschaltung der Batterieeinheiten 41 werden folgende Erwägungen angestellt. Dabei wird davon ausgegangen, dass bei gleichmäßig gealterten Zellen der Innenwiderstand und die Kapazität der Zellen bei gleichen Referenzbedingungen, d. h. im Wesentlichen gleicher Temperatur und gleichem Ladezustand, annähernd gleich sind. Considering an optimized operating strategy for the electrical system 1 with the illustrated series connection of the battery units 41 the following considerations are made. It is assumed that with uniformly aged cells, the internal resistance and the capacity of the cells at the same reference conditions, ie substantially the same temperature and the same state of charge, are approximately equal.

Die maximal abgebbare Leistung wird bei gleichmäßig gealterten Zellen durch diejenige Zelle mit dem geringsten Ladezustand begrenzt.The maximum achievable power is limited by uniformly aged cells by that cell with the lowest charge state.

Die maximal entnehmbare Energie wird bei gleichmäßig gealterten Zellen durch die Zelle mit dem geringsten Ladezustand begrenzt.The maximum removable energy is limited by evenly charged cells by the cell with the lowest state of charge.

Die maximal zulässige Leistung bei Ladevorgängen wird bei gleichmäßig gealterten Zellen durch die Zelle mit dem höchsten Ladezustand begrenzt.The maximum allowable load performance is limited by the cell with the highest state of charge for evenly aged cells.

Die maximal zuführbare Energie wird bei gleichmäßig gealterten Zellen durch die Zelle mit dem höchsten Ladezustand begrenzt.The maximum deliverable energy is limited by evenly aged cells by the cell with the highest state of charge.

Da das Batteriesystem in einem Boost-Rekuperationssystem in der Lage sein soll, jederzeit möglichst viel Energie bei einem Bremsvorgang speichern zu können, und gleichzeitig in der Lage sein soll, einen Boost-Vorgang möglichst gut zu unterstützen, kann daraus die Anforderung abgeleitet werden, dass die Batterieeinheiten 41 und die darin befindlichen Zellen alle möglichst den gleichen Ladezustand aufweisen müssen, um die gestellten Anforderungen möglichst gut zu erfüllen. Since the battery system in a boost recuperation system should be able to store as much energy as possible during a braking process at the same time as being able to support a boost process as well as possible, the requirement can be derived from this the battery units 41 and the cells therein must all have the same state of charge as possible in order to meet the requirements as well as possible.

Zusätzlich zu den Anforderungen für das Hochspannungsteilnetz 20 sind an das System auch Anforderungen für die Startvorgänge im Niederspannungsteilnetz 21 gestellt. Damit diese Anforderungen mittels Kombination aus dem Hochleistungsenergiespeicher 28 und der Lithium-Ionen-Batterie 40 möglichst gut erfüllt werden, wird bevorzugt diejenige Batterieeinheit 41 zur Versorgung des Niederspannungsteilnetzes eingesetzt, die zu einem gegebenen Zeitpunkt den höchsten Ladezustand aufweist. In addition to the requirements for the high voltage subnet 20 The system also has requirements for the startup processes in the low-voltage subnetwork 21 posed. To meet these requirements by combining the high-performance energy storage 28 and the lithium-ion battery 40 be as well met, is preferably that battery unit 41 used to supply the low voltage subnetwork, which has the highest state of charge at a given time.

Die Anforderungen an die Auswahl der Schaltzustände der Koppeleinheit 33 können mit folgender Betriebsstrategie erfüllt werden: Die Versorgung des Niederspannungsteilnetzes 21 erfolgt immer aus derjenigen Teilbatterie 41, die aktuell den höchsten Ladezustand aufweist. Da die Versorgung des Niederspannungsteilnetzes zu den Lade- und Entladevorgängen im Hochspannungsteilnetz überlagert ist und die Niederspannungsteilnetzversorgung unidirektional stattfindet, wird durch diese Auswahlvorschrift sichergestellt, dass die Teilbatterie 41 mit dem höchsten Ladezustand schneller entladen wird bzw. langsamer geladen wird als die anderen Batterieeinheiten 41. Dies hat eine Symmetrisierung der Ladezustände der Teilbatterien zur Folge.The requirements for the selection of the switching states of the coupling unit 33 can be met with the following operating strategy: The supply of the low voltage subnetwork 21 always takes place from that part battery 41 , which currently has the highest state of charge. Since the supply of the low-voltage subnetwork is superimposed on the charging and discharging processes in the high-voltage subnetwork and the low-voltage sub-network power supply takes place unidirectionally, this selection rule ensures that the sub-battery 41 with the highest state of charge is discharged faster or is charged slower than the other battery units 41 , This results in a symmetrization of the charge states of the sub-batteries result.

Damit sich bei gleichem Ladezustand der Batterieeinheiten 41 nicht ein sehr schneller Wechsel von einer Batterieeinheit 41 auf die nächste einstellt, wird ein Schwellwert für die Differenz ΔSOCumschalt der Ladezustände eingeführt, z.B. eine Differenz ΔSOCumschalt mit einem definierten Wert zwischen 0,5% und 20%, bevorzugt zwischen 1% und 5%, besonders bevorzugt etwa 2%, die überschritten werden muss, damit die Versorgung des Niederspannungsteilnetzes 21 von einer Batterieeinheit 41 auf diejenige Batterieeinheit 41 wechselt, die einen entsprechend höheren Ladezustand aufweist, als die aktuell zur Versorgung des Niederspannungsteilnetzes 21 genutzte Batterieeinheit 41. Die Umschaltung bei der Versorgung erfolgt immer auf diejenige Batterieeinheit 41, die aktuell den höchsten Ladezustand aufweist, und die Umschaltung erfolgt dann, wenn die aktuell zur Versorgung des Niederspannungsteilnetzes 21 durchgeschaltete Batterieeinheit 41 einen Ladezustand aufweist, der um mindestens ΔSOCumschalt geringer ist als der Ladezustand jener Batterieeinheit 41 mit dem höchsten Ladezustand.So that at the same state of charge of the battery units 41 not a very fast change from a battery unit 41 set to the next, a threshold for the difference .DELTA.SOC switching of the charge states is introduced, for example, a difference .DELTA.SOC switching with a defined value between 0.5% and 20%, preferably between 1% and 5%, more preferably about 2% must be exceeded, so that the supply of the low voltage subnet 21 from a battery unit 41 on the battery unit 41 changes, which has a correspondingly higher state of charge than currently for the supply of the low voltage subnet 21 used battery unit 41 , Switching in the supply is always on that battery unit 41 , which currently has the highest state of charge, and the switching takes place when the current for the supply of the low voltage subnet 21 through-connected battery unit 41 has a state of charge, which is at least ΔSOC switching less than the state of charge of that battery unit 41 with the highest charge level.

8 zeigt einen möglichen Aufbau von rückwärtssperrfähigen Schaltern 44, 45. Die Durchlassrichtung ist dabei mit I angegeben. Ein rückwärtssperrfähiger Schalter RSS_r 44 umfasst beispielsweise einen IGBT, MOSFET oder Bipolartransistor 101 und eine in Serie dazu geschaltete Diode 103. In 8 ist ein MOSFET 101 dargestellt, welcher eine mit dargestellte, intrinsische Diode 102 aufweist. Die zu dem MOSFET 101 in Serie geschaltete Diode 103 ist entgegen der Richtung der intrinsischen Diode 102 des MOSFET 101 gepolt. Der rückwärtssperrfähige Schalter RSS_r 44 lässt den Strom in Durchlassrichtung I durch und sperrt in entgegengesetzter Richtung. Der rückwärtssperrfähige Schalter RSS_l 45 entspricht dem RSS_r 44, wird lediglich mit der umgekehrten Polarität verbaut, so dass die Durchlass- und Sperrrichtungen vertauscht sind. Die Schalter RSS_l 45, RSS_r 44 zeichnen sich insbesondere auch durch eine kaum merkliche Verzögerung bei den Schaltvorgängen aus, d. h. erlauben eine sehr kurze Umschaltdauer. Über eine geeignete Ansteuerschaltung kann die Zeitverzögerung zwischen dem Ausschalten und dem Einschalten der Schalter sehr genau eingestellt werden. 8th shows a possible construction of reverse blocking switches 44 . 45 , The forward direction is indicated by I. A reverse-blocking switch RSS_r 44 includes, for example, an IGBT, MOSFET or bipolar transistor 101 and a diode connected in series 103 , In 8th is a MOSFET 101 which is an intrinsic diode shown with 102 having. Which to the MOSFET 101 series connected diode 103 is opposite to the direction of the intrinsic diode 102 of the MOSFET 101 poled. The reverse blocking switch RSS_r 44 lets the current in the forward direction I and locks in the opposite direction. The reverse blocking switch RSS_l 45 corresponds to the RSS_r 44 , is only installed with the reverse polarity, so that the forward and reverse directions are reversed. The switches RSS_l 45 , RSS_r 44 are characterized in particular by a barely noticeable delay in the switching operations, ie allow a very short switching time. By means of a suitable drive circuit, the time delay between switching off and switching on the switches can be set very precisely.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen. The invention is not limited to the embodiments described herein and the aspects highlighted therein. Rather, within the scope given by the claims a variety of modifications are possible, which are within the scope of expert action.

Claims (11)

Bordnetz (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Niederspannungsteilnetz (21) für zumindest einen Niederspannungsverbraucher (29) und mit einem Hochspannungsteilnetz (20) für zumindest einen Hochspannungsverbraucher (25) und einen elektrischen Generator (23), wobei das Hochspannungsteilnetz (20) mit dem Niederspannungsteilnetz (21) über eine Koppeleinheit (33) verbunden ist, welche eingerichtet ist, dem Hochspannungsteilnetz (20) Energie zu entnehmen und dem Niederspannungsteilnetz (21) zuzuführen, wobei das Hochspannungsteilnetz (20) eine Batterie (40) aufweist, die eingerichtet ist, die Hochspannung zu erzeugen und an das Hochspannungsteilnetz (20) auszugeben und die zumindest zwei Batterieeinheiten (41) mit Einzelspannungsabgriffen (42) aufweist, die an die Koppeleinheit (33) geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppeleinheit (33) eingerichtet ist, die Batterieeinheiten (41) dem Niederspannungsteilnetz (21) selektiv zuzuschalten. Electrical system ( 1 ) for a motor vehicle, with a low voltage subnet ( 21 ) for at least one low-voltage consumer ( 29 ) and with a high voltage subnet ( 20 ) for at least one high voltage consumer ( 25 ) and an electric generator ( 23 ), the high voltage subnetwork ( 20 ) with the low voltage subnet ( 21 ) via a coupling unit ( 33 ), which is set up, the high voltage subnetwork ( 20 ) And the low voltage subnet ( 21 ), the high voltage subnetwork ( 20 ) a battery ( 40 ), which is designed to generate the high voltage and to the high voltage subnet ( 20 ) and the at least two battery units ( 41 ) with single voltage taps ( 42 ), which are connected to the coupling unit ( 33 ) are guided, characterized in that the coupling unit ( 33 ), the battery units ( 41 ) the low voltage subnet ( 21 ) selectively switch on. Bordnetz (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die selektiv zuschaltbaren Batterieeinheiten (41) jeweils zur Bereitstellung der Niederspannung ausgelegt sind.Electrical system ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the selectively switchable battery units ( 41 ) are each designed to provide the low voltage. Bordnetz (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppeleinheit (33) rückwärtssperrfähige Schalter (44, 45) aufweist.Electrical system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling unit ( 33 ) reverse-blocking switches ( 44 . 45 ) having. Bordnetz (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Niederspannungsteilnetz (21) zumindest einen Energiespeicher (28) aufweist, welcher eingerichtet ist, die Niederspannung zu erzeugen und an das Niederspannungsteilnetz (21) auszugeben.Electrical system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the low-voltage subnetwork ( 21 ) at least one energy store ( 28 ), which is configured to generate the low voltage and to the low voltage subnet ( 21 ). Bordnetz (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Niederspannungsteilnetz (21) einen Starter (26) aufweist.Electrical system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the low-voltage subnetwork ( 21 ) a starter ( 26 ) having. Verfahren zum Betrieb eines Bordnetzes (1) für ein Kraftfahrzeug, wobei das Bordnetz (1) ein Niederspannungsteilnetz (21) für zumindest einen Niederspannungsverbraucher (29) und ein Hochspannungsteilnetz (20) für zumindest einen Hochspannungsverbraucher (25) und einen elektrischen Generator (23) aufweist, wobei das Hochspannungsteilnetz (20) mit dem Niederspannungsteilnetz (21) über eine Koppeleinheit (33) verbunden ist, welche eingerichtet ist, dem Hochspannungsteilnetz (20) Energie zu entnehmen und dem Niederspannungsteilnetz (21) zuzuführen, wobei das Hochspannungsteilnetz (20) eine Batterie (40) aufweist, die eingerichtet ist, die Hochspannung zu erzeugen und an das Hochspannungsteilnetz (20) auszugeben, und die zumindest zwei Batterieeinheiten (41) mit Einzelspannungsabgriffen (42) aufweist, die an die Koppeleinheit (33) geführt sind, wobei die Koppeleinheit (33) eingerichtet ist, die Batterieeinheiten (41) dem Niederspannungsteilnetz (21) selektiv zuzuschalten, dadurch gekennzeichnet, dass diejenige Batterieeinheit (41) dem Niederspannungsteilnetz (21) zugeschaltet wird, welche den höchsten Ladezustand aufweist.Method for operating a vehicle electrical system ( 1 ) for a motor vehicle, the on-board network ( 1 ) a low voltage subnet ( 21 ) for at least one low-voltage consumer ( 29 ) and a high voltage subnet ( 20 ) for at least one high voltage consumer ( 25 ) and an electric generator ( 23 ), wherein the high voltage subnetwork ( 20 ) with the low voltage subnet ( 21 ) via a coupling unit ( 33 ), which is set up, the high voltage subnetwork ( 20 ) And the low voltage subnet ( 21 ), the high voltage subnetwork ( 20 ) a battery ( 40 ), which is designed to generate the high voltage and to the high voltage subnet ( 20 ), and the at least two battery units ( 41 ) with single voltage taps ( 42 ), which are connected to the coupling unit ( 33 ) are guided, wherein the coupling unit ( 33 ), the battery units ( 41 ) the low voltage subnet ( 21 ), characterized in that the battery unit ( 41 ) the low voltage subnet ( 21 ) is switched on, which has the highest state of charge. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechsel der zugeschalteten Batterieeinheit (41) bei einer Überschreitung eines Schwellwerts einer Ladezustandsdifferenz der Batterieeinheiten (41) erfolgt.A method according to claim 6, characterized in that a change of the connected battery unit ( 41 ) when exceeding a threshold value of a state of charge difference of the battery units ( 41 ) he follows. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechsel der zugeschalteten Batterieeinheit (41) erfolgt, indem in einem ersten Schritt eine Strom führende Batterieeinheit (41) abgeschaltet wird und hiernach in einem zweiten Schritt eine ausgewählte weitere Batterieeinheit (41) zugeschaltet wird.A method according to claim 6 or 7, characterized in that a change of the connected battery unit ( 41 ) is carried out by, in a first step, a current-carrying battery unit ( 41 ) and thereafter in a second step a selected further battery unit ( 41 ) is switched on. Batteriemanagementsystem zur Durchführung eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, mit einer Einheit zur Ermittlung des Ladezustands von Batterieeinheiten (41) und mit einer Einheit zur Steuerung einer Koppeleinheit (33) zur selektiven Zuschaltung von Batterieeinheiten (41) anhand von ermittelten Ladezuständen der Batterieeinheiten (41).Battery management system for carrying out one of the methods according to one of claims 6 to 8, having a unit for determining the state of charge of battery units ( 41 ) and with a unit for controlling a coupling unit ( 33 ) for the selective connection of battery units ( 41 ) on the basis of determined charging states of the battery units ( 41 ). Computerprogramm, eingerichtet zur Durchführung eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wenn das Computerprogramm auf einer programmierbaren Computereinrichtung ausgeführt ist. A computer program adapted to perform any of the methods of any one of claims 6 to 8 when the computer program is executed on a programmable computer device. Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Bordnetz (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.Motor vehicle with an internal combustion engine and a vehicle electrical system ( 1 ) according to one of claims 1 to 5.
DE102014201345.3A 2014-01-27 2014-01-27 On-board network and method for operating a vehicle electrical system Ceased DE102014201345A1 (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014201345.3A DE102014201345A1 (en) 2014-01-27 2014-01-27 On-board network and method for operating a vehicle electrical system
KR1020167023428A KR102000237B1 (en) 2014-01-27 2015-01-23 Electrical system and method for operating an electrical system
PCT/EP2015/051325 WO2015110566A1 (en) 2014-01-27 2015-01-23 Electrical system and method for operating an electrical system
EP15701751.8A EP3100334B1 (en) 2014-01-27 2015-01-23 Electrical system and method for operating an electrical system
US15/114,550 US10071646B2 (en) 2014-01-27 2015-01-23 Electrical system and method for operating an electrical system
CN201580005804.3A CN105934866A (en) 2014-01-27 2015-01-23 Vehicle-mounted power network and method for operating vehicle-mounted power network

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014201345.3A DE102014201345A1 (en) 2014-01-27 2014-01-27 On-board network and method for operating a vehicle electrical system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014201345A1 true DE102014201345A1 (en) 2015-07-30

Family

ID=52434784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014201345.3A Ceased DE102014201345A1 (en) 2014-01-27 2014-01-27 On-board network and method for operating a vehicle electrical system

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10071646B2 (en)
EP (1) EP3100334B1 (en)
KR (1) KR102000237B1 (en)
CN (1) CN105934866A (en)
DE (1) DE102014201345A1 (en)
WO (1) WO2015110566A1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015218714A1 (en) 2015-09-29 2017-03-30 Continental Automotive Gmbh Power supply circuit for supplying a vehicle electrical system with electrical energy and vehicle electrical system
EP3173280A1 (en) * 2015-11-24 2017-05-31 Auto-Kabel Management GmbH Battery, vehicle with such a battery and use of such a battery
DE102021101601A1 (en) 2021-01-26 2022-07-28 Audi Aktiengesellschaft Electrical system for a motor vehicle and motor vehicle
DE102021101600A1 (en) 2021-01-26 2022-07-28 Audi Aktiengesellschaft Electrical system for a motor vehicle, motor vehicle and method for operating an electrical system
DE102016121829B4 (en) 2015-11-24 2022-12-08 GM Global Technology Operations LLC METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING A DC/DC POWER CONVERTER
DE102021124184A1 (en) 2021-09-20 2023-03-23 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method and device for starting an energy converter

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9973032B2 (en) 2015-12-04 2018-05-15 Google Llc Two-tier battery solution for data center backup
CN205554092U (en) * 2016-04-14 2016-09-07 罗伯特·博世有限公司 DCDC converter, battery energy management system and hybrid vehicle
DE102017100138A1 (en) * 2017-01-05 2018-07-05 Envia Mitteldeutsche Energie Ag Method for operating a subscriber on a supply network
EP3360719B1 (en) * 2017-02-09 2020-09-09 Samsung SDI Co., Ltd Dual power supply system
CN106953344A (en) * 2017-05-02 2017-07-14 深圳市虹鹏能源科技有限责任公司 A kind of underground engines brake energy recovering system
EP3398818B1 (en) * 2017-05-04 2022-07-06 Volvo Car Corporation Voltage supply unit, battery balancing method
DE102017220805A1 (en) * 2017-11-22 2019-05-23 Robert Bosch Gmbh Vehicle device and method for operating a vehicle device
JP7204376B2 (en) * 2018-08-21 2023-01-16 株式会社Subaru battery management system
DE102019129170A1 (en) * 2019-10-29 2021-04-29 Volkswagen Aktiengesellschaft Control arrangement for a high-voltage battery and method for operating a control arrangement
DE102020204891A1 (en) 2020-04-17 2021-10-21 Zf Friedrichshafen Ag POWER DISTRIBUTION SYSTEM
CN112165131A (en) * 2020-09-07 2021-01-01 东风柳州汽车有限公司 New energy automobile emergency power supply system and start control method
US11945326B2 (en) * 2020-12-18 2024-04-02 Preh Gmba Method and charging device for charging a high-voltage battery of an electric vehicle

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10057259A1 (en) * 2000-11-18 2002-05-23 Bosch Gmbh Robert Motor vehicle multiple voltage power supply, has a series connection of batteries and a switch arrangement that allows the voltage supply to be easily changed over
DE102005038746A1 (en) * 2005-08-16 2007-03-01 Ford-Werke Gmbh Voltage supplying method for use in multi-voltage vehicle electrical system, involves arranging batteries in switching configuration such that supply voltage is provided for generator, and making switching from one to other configuration
DE102008002177A1 (en) * 2008-06-03 2009-12-10 Robert Bosch Gmbh Partial electrical system for use in electrical system of modern motor vehicle, has switching devices controllable by controller in such way that switching position of capacitors is mutually exchangeable
DE102009024345A1 (en) * 2009-06-09 2011-01-20 Lisa Dräxlmaier GmbH Circuit arrangement and control method for voltage support of a vehicle electrical system of a vehicle
DE102009046305A1 (en) * 2009-11-03 2011-05-05 Robert Bosch Gmbh Low-voltage power supply
DE102009046553A1 (en) * 2009-11-10 2011-05-12 Robert Bosch Gmbh Circuit arrangement for converting voltage levels in main power supply of motor vehicle, has load resistor controlled such that load resistor alternatively taps one voltage level to capacitor or another capacitor of potentiometer
DE102010014104A1 (en) * 2010-04-07 2011-10-13 Dbk David + Baader Gmbh Electric power cord for a motor vehicle
DE102012003309A1 (en) * 2012-02-18 2013-08-22 Volkswagen Aktiengesellschaft Electrical energy system for use in e.g. motor vehicle, has direct current/direct current converters connected in parallel to partial line sections, where voltage outputs of converters are connected with low voltage side

Family Cites Families (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5602459A (en) * 1988-07-13 1997-02-11 Electronic Development Inc. Fuel saving multi-battery charging system and method
US5397991A (en) * 1988-07-13 1995-03-14 Electronic Development Inc. Multi-battery charging system for reduced fuel consumption and emissions in automotive vehicles
CA2114835A1 (en) * 1991-08-01 1993-02-18 Ross Martin Green Battery powered electric vehicle and electrical supply system
US5345154A (en) * 1993-02-26 1994-09-06 General Electric Company Electric continuously variable transmission and controls for operation of a heat engine in a closed-loop power-control mode
US5710699A (en) * 1996-05-28 1998-01-20 General Electric Company Power electronic interface circuits for batteries and ultracapacitors in electric vehicles and battery storage systems
JPH11280512A (en) * 1998-03-30 1999-10-12 Nissan Motor Co Ltd Hybrid vehicle
US6554088B2 (en) * 1998-09-14 2003-04-29 Paice Corporation Hybrid vehicles
US6331365B1 (en) * 1998-11-12 2001-12-18 General Electric Company Traction motor drive system
WO2001037393A1 (en) * 1999-11-16 2001-05-25 Johnson Controls Technology Company Bidirectional solid state dc to dc converter
US20060005739A1 (en) * 2001-03-27 2006-01-12 Kumar Ajith K Railroad system comprising railroad vehicle with energy regeneration
KR20040074783A (en) * 2003-02-19 2004-08-26 현대자동차주식회사 Power apparatus of hybrid electric vehicle and method controlling thereof
US6832148B1 (en) * 2003-10-14 2004-12-14 General Motors Corporation Automatic engine stop and restart mode for reducing emissions of a hybrid electric vehicle
US7127337B2 (en) * 2003-10-14 2006-10-24 General Motors Corporation Silent operating mode for reducing emissions of a hybrid electric vehicle
EP1562252A1 (en) * 2004-02-05 2005-08-10 Ford Global Technologies, LLC, A subsidary of Ford Motor Company Power supply system
US7349797B2 (en) * 2004-03-30 2008-03-25 Railpower Technologies Corp Emission management for a hybrid locomotive
US7176648B2 (en) * 2004-05-18 2007-02-13 Husky Injection Molding Systems Ltd. Energy management apparatus and method for injection molding systems
US7866425B2 (en) * 2004-06-28 2011-01-11 General Electric Company Hybrid electric propulsion system and method
JP4291235B2 (en) * 2004-08-20 2009-07-08 株式会社日立製作所 Vehicle power supply
JP2006304393A (en) * 2005-04-15 2006-11-02 Toyota Motor Corp Power supply, its control method and vehicle
JP4561616B2 (en) * 2005-10-27 2010-10-13 トヨタ自動車株式会社 Motor drive system
DE102005056232A1 (en) * 2005-11-25 2007-05-31 Bayerische Motoren Werke Ag Multi-voltage electrical system for e.g. modern motor vehicle, has switching device which can be switched between configuration, in which generator lies parallel to energy accumulator and low voltage branch, and another configuration
US7595597B2 (en) * 2006-01-18 2009-09-29 General Electric Comapany Vehicle propulsion system
US20080121136A1 (en) * 2006-11-28 2008-05-29 General Electric Company Hybrid locomotive and method of operating the same
JP4221494B2 (en) * 2007-03-29 2009-02-12 トヨタ自動車株式会社 Control device for hybrid vehicle
JP4587233B2 (en) * 2007-10-23 2010-11-24 本田技研工業株式会社 Discharge control device
JP4363478B2 (en) * 2007-10-29 2009-11-11 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell output control device
KR100951979B1 (en) * 2008-07-08 2010-04-08 현대자동차주식회사 Dual power source system of mild hybrid electric vehicle
US8063609B2 (en) * 2008-07-24 2011-11-22 General Electric Company Method and system for extending life of a vehicle energy storage device
EP2426024B1 (en) * 2009-04-27 2015-03-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Hybrid car, and method for controlling the same
CN102448785B (en) * 2009-05-25 2014-10-08 丰田自动车株式会社 Hybrid automobile and method for controlling same
CN102458904B (en) * 2009-06-05 2014-05-14 丰田自动车株式会社 Electric car, and wholly allowable discharge electric energy setting method in electric car
DE102009028147A1 (en) * 2009-07-31 2011-02-03 Robert Bosch Gmbh Circuit arrangement for a vehicle electrical system
US8916993B2 (en) * 2009-08-11 2014-12-23 General Electric Company System for multiple energy storage and management and method of making same
DE102009029417A1 (en) * 2009-09-14 2011-03-24 Robert Bosch Gmbh Method and device for operating a hybrid vehicle in the event of a malfunction of an energy system
JP4893804B2 (en) * 2009-11-05 2012-03-07 トヨタ自動車株式会社 Vehicle power supply
MX2012008536A (en) * 2010-01-21 2012-11-06 Epower Engine Systems L L C Hydrocarbon fueled-electric series hybrid propulsion systems.
US9971865B2 (en) * 2010-03-01 2018-05-15 GM Global Technology Operations LLC Method for operating a hybrid vehicle
US8602141B2 (en) * 2010-04-05 2013-12-10 Daimler Trucks North America Llc Vehicle power system with fuel cell auxiliary power unit (APU)
JP5389730B2 (en) * 2010-05-14 2014-01-15 株式会社デンソー Discharge device for power conversion system
JP5553385B2 (en) * 2010-09-02 2014-07-16 オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 Power control device
US8355833B2 (en) * 2010-12-02 2013-01-15 Gm Global Technology Operations, Llc Systems and methods for controlling engine torque
US8725339B2 (en) * 2010-12-22 2014-05-13 Renault Trucks Method for controlling a hybrid traction assembly and hybrid vehicle controlled according to such a method
FR2972581B1 (en) * 2011-03-09 2015-01-02 Commissariat Energie Atomique CHARGE BALANCING SYSTEM FOR BATTERIES
JP5698615B2 (en) * 2011-06-28 2015-04-08 矢崎総業株式会社 Hybrid circuit
WO2013133813A1 (en) * 2012-03-07 2013-09-12 International Truck Intellectual Property Company, Llc Vehicle electrical system state controller
DE102012010711A1 (en) * 2012-05-30 2013-03-28 Daimler Ag On-board power system for vehicle, has electrical energy storage device that is electrically connected with accumulator units according to total output voltage value corresponding to predetermined input voltage value
JP2014014226A (en) * 2012-07-04 2014-01-23 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp Ac motor drive device
JP5751240B2 (en) * 2012-11-07 2015-07-22 トヨタ自動車株式会社 AC motor control system
US9162669B2 (en) * 2014-02-25 2015-10-20 Cummins Inc. Systems and methods for control of powertrains with regenerative start/stop alternator functionality
JP2015204639A (en) * 2014-04-10 2015-11-16 トヨタ自動車株式会社 Power conversion apparatus and control method thereof
US9789771B2 (en) * 2015-04-24 2017-10-17 GM Global Technology Operations LLC Single battery architecture for electrification vehicle

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10057259A1 (en) * 2000-11-18 2002-05-23 Bosch Gmbh Robert Motor vehicle multiple voltage power supply, has a series connection of batteries and a switch arrangement that allows the voltage supply to be easily changed over
DE102005038746A1 (en) * 2005-08-16 2007-03-01 Ford-Werke Gmbh Voltage supplying method for use in multi-voltage vehicle electrical system, involves arranging batteries in switching configuration such that supply voltage is provided for generator, and making switching from one to other configuration
DE102008002177A1 (en) * 2008-06-03 2009-12-10 Robert Bosch Gmbh Partial electrical system for use in electrical system of modern motor vehicle, has switching devices controllable by controller in such way that switching position of capacitors is mutually exchangeable
DE102009024345A1 (en) * 2009-06-09 2011-01-20 Lisa Dräxlmaier GmbH Circuit arrangement and control method for voltage support of a vehicle electrical system of a vehicle
DE102009046305A1 (en) * 2009-11-03 2011-05-05 Robert Bosch Gmbh Low-voltage power supply
DE102009046553A1 (en) * 2009-11-10 2011-05-12 Robert Bosch Gmbh Circuit arrangement for converting voltage levels in main power supply of motor vehicle, has load resistor controlled such that load resistor alternatively taps one voltage level to capacitor or another capacitor of potentiometer
DE102010014104A1 (en) * 2010-04-07 2011-10-13 Dbk David + Baader Gmbh Electric power cord for a motor vehicle
DE102012003309A1 (en) * 2012-02-18 2013-08-22 Volkswagen Aktiengesellschaft Electrical energy system for use in e.g. motor vehicle, has direct current/direct current converters connected in parallel to partial line sections, where voltage outputs of converters are connected with low voltage side

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015218714A1 (en) 2015-09-29 2017-03-30 Continental Automotive Gmbh Power supply circuit for supplying a vehicle electrical system with electrical energy and vehicle electrical system
EP3173280A1 (en) * 2015-11-24 2017-05-31 Auto-Kabel Management GmbH Battery, vehicle with such a battery and use of such a battery
DE102016121829B4 (en) 2015-11-24 2022-12-08 GM Global Technology Operations LLC METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING A DC/DC POWER CONVERTER
DE102021101601A1 (en) 2021-01-26 2022-07-28 Audi Aktiengesellschaft Electrical system for a motor vehicle and motor vehicle
DE102021101600A1 (en) 2021-01-26 2022-07-28 Audi Aktiengesellschaft Electrical system for a motor vehicle, motor vehicle and method for operating an electrical system
US11981229B2 (en) 2021-01-26 2024-05-14 Audi Ag On-board network for a motor vehicle, motor vehicle, and method for operating an on-board network
DE102021124184A1 (en) 2021-09-20 2023-03-23 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method and device for starting an energy converter

Also Published As

Publication number Publication date
US20160347197A1 (en) 2016-12-01
EP3100334A1 (en) 2016-12-07
KR20160114133A (en) 2016-10-04
KR102000237B1 (en) 2019-07-15
EP3100334B1 (en) 2019-08-21
US10071646B2 (en) 2018-09-11
WO2015110566A1 (en) 2015-07-30
CN105934866A (en) 2016-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3100334B1 (en) Electrical system and method for operating an electrical system
EP3134949B1 (en) Vehicle electrical system
DE102014201344A1 (en) On-board network and method for operating a vehicle electrical system
DE102014201362A1 (en) Method for operating a vehicle electrical system
WO2015110405A1 (en) Onboard power supply and method for operation of an onboard power supply
DE102014207390A1 (en) On-board network and method for operating a vehicle electrical system
DE102014203030B4 (en) Method for the controlled connection of several on-board network branches of a vehicle, control unit for executing the method and vehicle on-board network
DE102014201348A1 (en) Method for operating a vehicle electrical system
DE102014201351A1 (en) On-board network and method for operating a vehicle electrical system
EP2897833B1 (en) Coupling store device for a motor vehicle
EP2822808B1 (en) On-board power system for a vehicle
DE102012206772A1 (en) Support storage with center tap
WO2016083295A1 (en) Multiple energy accumulator system for motor vehicle electrical systems
EP2953227A1 (en) Electrical system for a motor vehicle
DE102008039284A1 (en) Electrical-on board power supply operating method for motor vehicle, involves connecting or separating power system and energy system in dependent of function of operating conditions
WO2017202537A1 (en) Motor vehicle on-board system having at least two energy stores, method for operating a motor vehicle on-board system; and means for the implementation thereof
WO2005002904A1 (en) Surge limiter for a traction power converter
DE102009029335A1 (en) Accumulator for two-battery electrical system in vehicle, particularly in micro-hybrid vehicle, is charged with electric power by generator when electrical energy supply from generator is interrupted
DE102014201360A1 (en) board network
WO2008098533A2 (en) Method for controlling or regulating the voltage of individual cells in a cell stack of an energy accumulator
DE102014201354A1 (en) board network
EP3268243B1 (en) Power buffer for a battery system for operating an electrical machine and method for adjusting an electrical output which can be provided by means of a battery system for operating an electrical machine
DE102014202922A1 (en) Battery system and vehicle, comprising a battery system
DE102010010409A1 (en) Energy storage arrangement for use in electric drive train of e.g. hybrid car, has switching element coupled with charge and energy storages such that storages are respectively coupled/decoupled in switched on/off switching states
DE102017211001A1 (en) Hybrid battery system and method of operating a hybrid battery system

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final